Устройство для управления ядернымРЕАКТОРОМ Советский патент 1981 года по МПК G21C7/22 

I

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к устройствам управления и защиты ядерных реакторов.

Известно устройство для жидкостного управления реактором, содержащее канал, стержень и плавучий вытеснитель в нижней части канала с упорами для ограничения хода вытеснителя вверх 1.

Однако положение вытеснителя не может плавно регулироваться, что не позволяет достаточно плавно изменять величину вводимого столба поглощающей жидкости. Это приводит к снижению эффективности выравнивания и ограничению области применения этого устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления ядерным реактором, канал которого проходит через активную зону реактора, управляющую жидкость, регулирующий стержень, вытеснитель 2.

В устройстве предусмотрена возможность перемещения как ни.ией, так и верхней границы поглощающего гидростолба. Однако при изменении верхней границы гидростолба в активную зону вводится регулирующий стержень, что снижает эффект выравнивания, так как в верхнюю часть зоны вносится паразитная отрицательная реактивность. Нижняя граница, гидростолба определяется положением плавучего вытеснителя, поведение которого стабильно только в потоке однофазной жидкости. При прохождении через канал двухфазной смеси (жидкости, смещанной с газом), что имеет место при определенных расходах, положение вытеснителя изменяется. Это приводит к нежелательному изменению величины

реактивности и может вызвать нестабильность высотного энерговыделения в реакторе. Цель изобретения - повышение эффективности управления высотным энерговыделением.

Это достигается тем, что регулирующий

стержень по вертикальной оси имеет отверстие, внутри которого расположена тяга, соединяющая вытеснитель с приводом, при этом в верхней части канала расположен электромагнит для фиксирования регулирующего

стержня в верхнем положении; вытеснитель образован расположенным на нижнем конце тяги дросселем, установленным с зазором относительно канала, и газовой полостью под ним; газовый тракт регулирующего стержня выполнен в виде винтообразных газопроводных трубок, при этом для соединения газопроводных трубок с газовым коллектором в верхней части канала установлен сильфон; газопроводные трубки оборудованы клапанами, перекрывающими газовый тракт при перемещении стержня вниз. На фиг. 1 показано устройство для управления ядерным реактором, общий вид; на фиг. 2 - регулировочные характ;еристики Вертикальный канал устройства 1 проходит через активную зону 2 реактора. Он заполняется жидкостью. Устройство содержит также регулирующий стержень 3, вытеснителцвыполненный в виде дросселя 4 и газовой полости 5, дроссель б слива. Сквозь отверстие, выполненное по вертикальной оси в регулирующем стержне, проходит тяга 7, связывающая вытеснитель с сервоприводом 8. Устройство содержит также электромагнит 9, регулятор 10 расхода, сильфон 11. Внутри регулирующего стержня размещены винтообразные газопроводные трубки 12 с клапанами (на чертеже не показаны). Патрубок 13 служит для подвода управляющей жидкости в канал, а трубка 14 сообщает газовый тракт канала с газовым коллектором или атмосферой. Управляющая жидкость в активной зоне сползает по стенке канала в виде пленки, попадает в зазор, затем заполняет Ьесь канал и попадает в зазор между стенками канала и вытеснителя. Высота столба жидкости в активной зоне зависит от расхода жидкости в канале. Величина расхода жидкости в канале задается регулятором расхода, а положение вытеснителя- приводом. Коэффициент дросселирования дросселя 6 слива выбирается из условия возможности перемещения верхней границы столба жидкости от нижнего края активной зоны до верхнего при изменении расхода в допустимых пределах. Устройство работает следующим образом. Стержень фиксируется в верхнем положении с помощью электромагнита. Перемещением вытеснителя и изменением расхода устанавливаются необходимые высота и и местоположение столба управляющей жидкости, что обеспечивает воздействие на высотное распределение энерговыделения с целью его стабилизации или оптимизации. Управление величиной и местом внесения реактивности осуществляется с помощью двух независимых регулирующих воздействий - сигналов управления на привод и на регулятор расхода. При этом регулирующий стержень на распределение высотного энергораспределения практически не влияет. В режиме аварийной защиты привод перемещает вытеснитель в пространство под активную зону или вытеснитель падает под собственным весом при обесточивании электромагнитной муфты и двигателя, одновременно электромагнит обесточивается и стержень сбрасывается в активную зону, а канал заполняется жидкостью. Если стержень догоняет вытеснитель, то после их касания стержень проталкивает вытеснитель под активную зону. Устройство может быть также использовано в режиме ввода жидкостного столба снизу, при этом вытеснитель опускается до упора в дно канала, а регулирование высоты столба жидкости производится только регулятором расхода. В этом случае при минимальном расходе (который определяется из теплотехнических соображений) в канале существует только пленочное течение жидкости по стенкам канала, внесение отрицательной реактивности при этом минимальное. При увеличении расхода верхняя граница столба жидкости может занимать любое положение по высоте активной зоны до полного заполнения канала жидкостью.. При обесточивании электромагнита может быть осуществлен переход в режим стержневого управления реактором. В этом случае вытеснитель поднимается до касания со стержнем и, в зависимости от сигнала управления на приводе, стержень может занимать любое положение в активной зоне. На фиг. 2 показаны характеристики заполнения канала жидкостью (кривая 15) при изменении расхода Q и положения верхней границы вытеснителя в зависимости от приведенного сигнала hуправления (кривая 16). Чтобы создать столб высотой ЛЬ;., необходимо обеспечить расход жидкости, равный Q;, и положение верхней границы вытеснителя, определяемое сигналом h. Итак, верхняя граница столба жидкости регулируется изменением расхода, а нижняя - перемещением вытеснителя. Таким образом, устройство обеспечивает введение столба управляющей жидкости заданной высоты в любую область активной зоны, независимое изменение верхней и нижней границ управляющего столба, стабильность положения границ столба жидкости, что повышает эффективность управления высотным распределением мощности. Применение предлагаемого устройства на канальных уранграфитовых реакторах позволит улучшить их экономические и эксплуатационные характеристики, Формула изобретения 1. Устройство для управления ядерным реактором, содержащее канал, регулирующий стержень, вытеснитель, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности управления энерговыделением,регулирующий