Устройство управления ядерного реактора Советский патент 1980 года по МПК G21C7/22 

; . - ; , 3 из управляющего столба над вытеснителем и защитного столба над др.осселем слива. Тяга может быть вынолне а в виде труб разного диаметра, телескопически соединенных между собой. Вытеснитель может иметь газовый тракт, выполненный в виде трубки, расположенной по его вертикальной оси и соединяющий полость над столбом жидкости с газовой полостью под ним, а в качестве вытеснителя может использоваться расположенный на нижнем конце тяги подвижный дроссель, установленный с зазором относительно канала, и газовая полость, образованная под ним. Канал в нижней части активной зоны от нижнего торца дросселя до низа активной зоны может иметь меньщее проходное сечение, чем в верхней ее части, что достигается установкой дополнительной трубы; кроме того, верхняя труба тяги содержит отверстия, сообщающие газовые полости над и под подвижным дросселем. На фиг. 1 показано устройство с вытеснителем, общий вид; на фиг. 2 - статическая характеристика заполнения канала жидкостью для вытеснителя; на фиг. 3 - устройство с подвижным дросселем, общий вид; на фиг. 4 - статическая характеристика заполнения канала жидкостью для подвижного дросселя. Устройство (см. фиг. 1) состоит из канала 1 системы управления и защиты, проходящего через активную зону 2 и заполиениого поглощающей нейтроны жидкостью 3, регулирующего стержня 4 (например, секционного), вытеснителя 5 и дросселя 6 слива. Вытеснитель крепится к регулирующему стержню с помощью тяги 7. В верхней части канала располагается регулятор 8 расхода жидкости. Устройство содержит узел 9, соединяющий газовую полость над управляющим столбом 10 жидкости под вытеснителем с кольцевым газовым трактом 11, а также патрубок 12 для иодвОлЧа жидкости. На конце регулирующего стержня существует иленкообразователь 13 в виде коиоида. Отверстия 14 и трубка, расположенная по оси вытесиителя, образуют газовый тракт, соединяющий газовую полость 15 над управляющим столбом жидкости с газовой полостью 16 под вытеснителем (газовый тракт вытеснителя на чертеже не показан). Поглощающая нейтроны жидкость в активной зоие занимает место на стенках канала относительно полости и вытеснителя и в виде управляющего столба жидкости иод вытеснителем, высота которого зависит от расхода л идкости в каиале и вне активной зоны в виде защитного столба 17 над дросселем слива. В устройстве может быть использоваи как регулятор расхода, расположенный в канале, так и регулятор, расположенный вне его. Коэффициент дросселирования дросселя слива выбирается так, чтобы при мииималь 4 ном расходе жидкости в канале обеспечить заполнение; всего пространства под вытеснителем - защитный столб нйд дросселем слива; при этом регулирующий стержеиь находится в верхнем положении, а вытеснитель занимает свое оптимальное положение внутри канала. Устройство работает следующим образом. В режиме аварийной защиты регулирующий стержень сбрасывается в активную зону, вытеснитель проталкивается иод активную зону, а канал полностью заполняется поглощающей нейтроны жидкостью. В номинальном режиме (на мощности) выравнивание высотного энерговыделения достигается за счет оптимального (как правило, центрального) расположения столба жидкости. При этом управление мощностью реактора и ее распределением осуществляется с помощью малых перемещений регулирующего стержня вне активиой зоны (зависимое изменение положения нижней границы управляющего столба жидкости над вытеснителем и его высоты), к которым может добавляться независимый регулятор расхода жидкости (независимое изменение полол ения столба жидкости и его высоты), устаиовлениый вне канала. Возможные скопления газа под вытеснителем удаляются через газовый тракт, поэтому иаличие двухфазной смеси в канале (при больших расходах) не приводит к нестабильной работе устройства; кроме того, вытеснитель закреплен жестко. В устройстве в качестве вытеснителя использован дроссель 18 и газовая полость 19, образоваиная под ним. Канал снабжен сужением, выполненным, например, в виде трубы 20, которая жестко закреплена в канале, так что длина трубы в активиой зоне сверху ограничивается нижним торцом подвижного дросселя, находящегося в верхнем положении. Дроссель может иметь фигурную поверхность, наиример, в виде кольцевых проточек или набора шайб для увеличения коэффициента дросселирования и, следовательно, для уменьшения высоты дросселя. Наличие сужеиия в нижней части канала иозволяет для удаления управляющего столба жидкости располагать дроссель в верхней части канала над трубой. Так как при этом коэффициент дросселирования резко уменьшается, то при малых расходах (регулирующий стерл ень в верхнем положении) регулирующий столб жидкости над дросселем не образуется и паразитиой реактивиости в реактор ие виосится. При перемещеиии регулирующего стержня вниз дроссель входит в трубу и над ним появляется столб управляющей жидкости. Коэффициент дросселирования обоих дросселей выбирается из условия полного заполнения канала при перекрытии соединительного узла йёреМещающимся вййз регулирующим стержнем. На фиг. 2 показаны качественные статические характеристики заполнения канала жидкостью для вытеснителя в зависимости от перемещения регулирующего стержня S или изменения расхода Q. Область а иллюстрирует защитный столб 17 жидкости над дросселем слива, область б - вь1теснитель, 5, в - область управляющего столба поглощающей нейтроны жидкости, г - область газовой полости над управляющим столбом жидкости и (3 - область регулирующего стержня. Если перемещение регулирующего стержня обеспечивает изменение расхода (с помощью регулятора 8 расхода), то в зависимости от перемещения стержня изменяется величина расхода я идкости через канал Q, а, следовательно, и высота управляющего столба жидкости. Нижняя граница столба жидкости над вытеснителем перемещается из-за перемещения верхней границы вытеснителя. Так, предлагаемое устройство обеспечивает управление энергораспределением по высоте активной зоны и может быть использовано для выравнивания поля энерговыделения или его профилирования. При этом обеспечивается надежное функционирование устройства, в частности стабильность таких важных характеристик, как местоположение и высота столба жидкости, величина вносимой реактивности, диапазон ре- гулируемых параметров. Формула изобретения 1. Устройство управления ядерного реактора, содержащее канал с управляющим столбом поглощающей нейтроны жидкости, вытеснитель и дроссель слива, отличающееся тем, что, с целью повышения наделсности и стабилизации регулирования в потоке жидкости, вытеснитель крепится R стержню с помощью тяги, длина которой равна не менее, чем половине высоты активной зоны, так что вытеснитель занимает нижнюю часть активной зоны и разделяет столб жидкости на две части, состоящие из управляющего столба над вытеснителем и защитного столба под дросселем слива. 2.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что тяга выполнена в виде труб разного диаметра, телескопически соединенных между собой. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что вытеснитель имеет газовый тракт, выполненный в виде трубки, расположенной по его вертикальной оси и соединяющий полость над столбом жидкости с газовой полостью под ним. 4.Устройство по пп. 1-3, отличающее с я, тем, что в качестве вытеснителя используется расположенный на нижнем конце тяги подвижный дроссель, установленный с зазором относительно канала, и газовая полость, образованная под ним. 5. Устройство по пп, 1-4, отличающееся тем, что канал в нижней части активной зоны от нижнего торца дросселя до низа активной зоны имеет меньшее проходное сечение, чем в верхней ее части, что достигается установкой дополнительной трубы. 6. Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что верхняя труба тяги содержит отверстия, сообщающие газовые полости над и под подвижным дросселем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 476825, кл. G 21С 7/22, 10.07.73. 2. Авторское свидетельство СССР № 497882, кл. G 21С 7/22, 17.05.74. 3. Авторское свидетельство СССР № 602031, кл. G 21С 7/08, 04.12.75.