Способ жидкостного регулирования реактивности ядерного реактора Советский патент 1986 года по МПК G21C7/22 

Изобретение относится к жидкостному регулированию реактивности ядерного реактора путем изменения плот.ности двухфазной газожидкостной смеси, состоящей из нейтронно-поглоЩающей жидкости и нейтрального газа, в каналах регулирования, расположенных в активной зоне реактора. Известен способ двухфазного жидкостного регулирования, согласно которому поглощающую жидкость и нейтральный г-аз подают по трубопроводам к смесителю, расположенному на входе в канал регулирования. На выходе из смесителя (т.е. & канале) образуется двухфазная смесь, плотность которой меняют, изменяя регулятором расход жидкой фазы. С изменением плотности изменяется и реактивность реактора. Известно также, что для создания устойчивой мелкодисперсной двухфазной смеси газ впускают в жидкость через перфорированные решетки, вьтол(из спеченных шариков). Недостатком известного способа является возможность некачественного смешивания, т.е. возможность образования неустойчивой структуры двухфаз ной смеси, получаемой в смесителе, расположенном вблизи активной зоны, в неудобном, ограниченном по габаритам месте. Необходимость подводить к каналу регулирования отдельно жидкость и газ по автономньм трубопроводам усложняет систему, реализующую этот способ. Наконец, при пропускани газа через мелкопористые решетки не исключается возможность сравнительно быстрого их засорения, что также влияет на надежность системы в целом Для повьшения надежности регулиро |Вания нейтронно-поглощающую среду по рают к каналу регулирования в виде раствора (или эмульсии) нейтрального (в смысле воздействия на реактивност реактора) газа в поглощающей жидкости, подготовленного вне активной зоны любым известньм способом. На вход в канал регулирования раствор пропус кают через дроссель, при прохождении через который падает давление текуще среды, в результате чего из раствора вьвделяется газ и образуется двухфазная смесь. Эту смесь после канала ре гулирования пропускают через регулятор давления и регулирование реактив ности осуществляют изменением количества вьщелившегося из раствора при 32 изменении давления газа и, следовательно, плотности двухфазной нейтронно-поглощающей среды. Дпя образования тонкодисперсной смеси при уменьшенной опаности засорения дросселя насьш енный раствор перед подачей в канал регулирования пропускают через дросселирующий слой свободно насыпанных шариков (или других тел), расположенных между ограничительными решетками, установленными на входе в канал регулирования. При этом пазы или перфорация в решетках вьтолнены таких геометрических размеров, что, с одной стороны, решетки практически не оказывают дросселирующего действия в потоке среды, а, с другой стороны, они удерживают шарики. На фиг. 1 показана принципиальная схема для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема пропускания среды через слой шариков; на фиг. 3 - расчетные графики зависИЖости плотности смеси от соотношения расходов, давлений и растворимости. Система двухфазного жидкостного регулирования с переменной растворимостью содержит напорный аккумуляторсмеситель 1, раздающий коллектор 2, подводящий трубопровод 3, дроссель 4, канал 5 регулирования, расположенный в активной зоне 6, отводящий трубопровод 7, регулирукядий вентиль 8, сборный коллектор 9, теплообменники 10, газодувку 11 и насос 12. Дроссель 4 состоит из ограничительных решеток 13 с пазами 14 и слоя шариков 15. Устройства для-удаления радиолитического газа, для очистки жидкой и газообразной фазы на фиг.1 не показаны, они такие же, как в известных системах. В аккумуляторе-смесителе 1 жидкость и газ смешивают любьш из способов, известных из химической технологии: противотоком, перемешиванием, давлением и т.п. Полученный раствор или эмульсию подают по трубопроводу 3 к головке канала 5 регулирования, расположенного в активной зоне 6, и пропускают через дроссель 4. При прохождении среды через слой шариков 15 (или другой насьтки) давление в потоке падает и из раствора выделяется газовая фаза - образуется двухфазная смесь, которая вследствие прохождения среды через множество пор имеет тонкодисперсную, следовательно, устойчивую структуру. Образующиеся пузырьки придают подвижность слою шариков, вследствие чего возможность засорения значительно уменьшается. Двухфазную смесь после канала 5 регулирования по трубопроводу 7 подают через регулирую щий вентиль 8 и теплообменник 10 в сливной бак, откуда газ газодувкой 11 а жидкость насосом 12 подают в аккумулятор-смеситель 1. Возможная другая очередность расположения основных элементов: регулятор давления, канал, дроссель. Реактивность регулируют изменением регулирующим вентилем 8 давления в канале 5 регулирования. С изменением давления изменяется количество выде лившегося из раствора газа и, следовательно, плотность двухфазной смеси, которая пропорциональна реактивности. Следовательно, изменением положения регулирующего вентиля 8 изменяют реактивность реактора. Таким образом, по предлагаемому способу процесс смешивания нейтроннопоглощающей жидкости и нейтрального газа вынесен в удобное помещение требуемьк габаритов, уменьшено вдвое 4 3 число магистралей, подходящих к каналу регулирования, уменьшена опасность засорения дросселей, а в целом упрощена система, реализующая способ, и повьш1ена ее надежность. На фиг. 3 показаны расчетные взаимозависимости относительных величин: плотности РС„/ РЖ где р - плотность смеси, р,ц - плотность жидкости), давлений Р; / РМ (где Р; - давление в канапе регулирования, Рд -, начальное давление), РК / Р (гдеР„конечное давление), расхода S; /См (где G; - расход, соответствуюпц1й давлению Р; , Q м максимальный расход) и растворимости К С; / Р; (где С; - растворимость газа в жидкости при давлении Р; ). Зависимости построены для систем: вентиль канал - дроссель и дроссель - каналчентиль. Из графиков видно, что несложно подобрать технически приемлемые соотношения расходов, давлений н растворимостей для получения изменения плотности в широком диапазоне.

СПОСОБ ЖИДКОСТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОСТИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА путем подачи в канал регулирования смеси нейтронно-поглощающей жидкостии нейтрального газа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулирования, смесь подают в канал регулирования в виде раствора нейтрального газа в погло- щакедей жидкости и уменьшают парциальное давление газа до уровня, обеспечивающего вьщеление газа и образование двухфазной смеси.4;ii>&УП|Од^ ^С*9Фиг.1

/

оооооо о ооооооо ооооо оо ооооооо оооооооооо оооо оооооо ооо ооооооооооо оооооооооо ооб оооооооооо ооо

X

-13