SU705902A1 - Устройство управлени дерного реактора - Google Patents

Description

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к устройствам управления и защиты ядерного реактора.

Известно устройство для жидкостного регулирования ядерного реактора, содержащее канал, стержень и плавучий вытеснитель в нижней части канала с упорами для ограничения хода вытеснителя вверх [1].

Однако известное устройство может использоваться только при пленочном режиме течения жидкости в канале, а кроме того, положение вытеснителя при управлении не может плавно регулироваться.

Известно устройство регулирования ядерного реактора, содержащее канал, стержень, плавучий вытеснитель, снабженный двумя поясами из ферромагнитного материала с разными внешними диаметрами [2]. К стержню прикреплен дополнительный вытеснитель, а в нижней части канала вне его установлен электромагнит.

Известное устройство обладает недостаточной эффективностью выравнивания распределения мощности, так как невозможно плавно изменять положение нижнего вытеснителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство управления ядерного реактора, содержащее канал с управляющим столбом поглощающей нейтроны жидкости, вытеснитель и дроссель слива [3].

Но в известном устройстве при прохождении через канал двухфазной смеси (жидкости, смешанной с газом) вытеснитель работает как сепаратор, т. е. разделяет двухфазную смесь на компоненты. При этом газ образует под вытеснителем газовую полость, из которой газ прорывается в щель и уходит вверх, в результате чего возникает неустойчивое положение вытеснителя в канале. При достаточно большом содержании газа в смеси возможно движение вытеснителя вниз до упора, что может привести к резкому изменению реактивности.

Таким образом, известное устройство надежно работает только при течении однофазной жидкости, а при наличии двухфазной жидкости оно функционирует нестабильно.

Цель изобретения — повышение надежности и стабилизации регулирования в потоке жидкости.

Это достигается тем, что вытеснитель крепится к 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 ' ζ ' '. з из управляющего столба над вытеснителем и защитного столба над дросселем слива.

Тяга может быть выполнена 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 меньшее 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 заполненного 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 подвода жидкости. На конце регулирующего стержня существует пленкообразователь 13 в виде коноида. Отверстия 14 и трубка, расположенная по оси вытеснителя, 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 зоне занимает место на стенках канала относительно полости и вытеснителя и в виде управляющего столба жидкости под вытеснителем, высота которого зависит от расхода жидкости в канале и вне активной зоны в виде защитного столба 17 над дросселем слива. В устройстве может быть использован как регулятор расхода, расположенный в канале, так и регулятор, расположенный вне его.

Коэффициент дросселирования дросселя слива выбирается так, чтобы при минималь65 ном расходе жидкости в канале обеспечитй заполнение всего пространства под вытеснителем — защитный столб нйд дросселем слива; при этом регулирующий стержень 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 под 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 активной зоны (зависимое изменение положения нижней границы управляющего столба жидкости над вытеснителем и его высоты), к которым может добавляться независимый регулятор расхода жидкости (независимое изменение положения столба жидкости и его высоты), установленный вне канала.

Возможные скопления газа под вытеснителем удаляются через газовый тракт, поэтому наличие 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, образованная под ним. Канал снабжен сужением, выполненным, например, в виде трубы 20, которая жестко закреплена в канале, так что длина трубы в активной зоне сверху ограничивается нижним торцом подвижного дросселя, находящегося в верхнем положении. Дроссель может иметь фигурную поверхность, например, в виде кольцевых проточек или набора шайб для увеличения коэффициента дросселирования и, следовательно, для уменьшения высоты дросселя.

Наличие сужения в нижней части канала позволяет 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 стержень в верхнем положении) регулирующий столб жидкости над дросселем не образуется и паразитной реактивности в реактор не вносится. При перемещении 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 уз ла перемещающимся вййз регулирующим стержнем.

На фиг. 2 показаны качественные стати·· ческие характеристики заполнения канала жидкостью для вытеснителя в зависимости 5 от перемещения регулирующего стержня S или изменения расхода Q. Область а иллюстрирует защитный столб 17 жидкости над дросселем слива, область б — вытеснитель 5, в — область управляющего столба по- ю глощающей нейтроны жидкости, г — область газовой полости над управляющим столбом жидкости ид — область регулирующего стержня. Если перемещение регулирующего стержня обеспечивает измене- 15 ние расхода (с помощью регулятора 8 расхода), то в зависимости от перемещения стержня изменяется величина расхода жидкости через канал Q, а, следовательно, и высота управляющего столба жидкости. 20

Нижняя граница столба жидкости над вытеснителем перемещается из-за перемещения верхней границы вытеснителя.

Так, предлагаемое устройство обеспечивает управление энергораспределением по 25 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.

Claims (3)

1. ; . - ; , 3 из управл ющего столба над вытеснителем и защитного столба над др.осселем слива. Т га 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 соедин ющий полость над столбом жидкости с газовой полостью под ним, а в качестве вытеснител  может использоватьс  расположенный на нижнем конце т ги подвижный дроссель, установленный с зазором относительно канала, и газова  полость, образованна  под ним. Канал в нижней части активной зоны от нижнего торца дроссел  до низа активной зоны может иметь меньщее проходное сечение, чем в верхней ее части, что достигаетс  установкой дополнительной трубы; кроме того, верхн   труба т ги содержит отверсти , сообщающие газовые полости над и под подвижным дросселем . На фиг. 1 показано устройство с вытеснителем , общий вид; на фиг. 2 - статическа  характеристика заполнени  канала жидкостью дл  вытеснител ; на фиг. 3 - устройство с подвижным дросселем, общий вид; на фиг. 4 - статическа  характеристика заполнени  канала жидкостью дл  подвижного дроссел . Устройство (см. фиг. 1) состоит из канала 1 системы управлени  и защиты, проход щего через активную зону 2 и заполиениого поглощающей нейтроны жидкостью 3, регулирующего стержн  4 (например, секционного ), вытеснител  5 и дроссел  6 слива . Вытеснитель крепитс  к регулирующему стержню с помощью т ги 7. В верхней части канала располагаетс  регул тор 8 расхода жидкости. Устройство содержит узел 9, соедин ющий газовую полость над управл ющим столбом 10 жидкости под вытеснителем с кольцевым газовым трактом 11, а также патрубок 12 дл  иодвОлЧа жидкости. На конце регулирующего стержн  существует иленкообразователь 13 в виде коиоида. Отверсти  14 и трубка, расположенна  по оси вытесиител , образуют газовый тракт, соедин ющий газовую полость 15 над управл ющим столбом жидкости с газовой полостью 16 под вытеснителем (газовый тракт вытеснител  на чертеже не показан). Поглощающа  нейтроны жидкость в активной зоие занимает место на стенках канала относительно полости и вытеснител  и в виде управл ющего 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 регул тор расхода, расположенный в канале, так и регул тор, расположенный вне его. Коэффициент дросселировани  дроссел  слива выбираетс  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 находитс  в верхнем положении, а вытеснитель занимает свое оптимальное положение внутри канала. Устройство работает следующим образом . В режиме аварийной защиты регулирующий стержень сбрасываетс  в активную зону , вытеснитель проталкиваетс  иод активную зону, а канал полностью заполн етс  поглощающей нейтроны жидкостью. В номинальном режиме (на мощности) выравнивание высотного энерговыделени  достигаетс  за счет оптимального (как правило , центрального) расположени  столба жидкости. При этом управление мощностью реактора и ее распределением осуществл етс  с помощью малых перемещений регулирующего стержн  вне активиой зоны (зависимое изменение положени  нижней границы управл ющего столба жидкости над вытеснителем и его высоты), к которым может добавл тьс  независимый регул тор расхода жидкости (независимое изменение полол ени  столба жидкости и его высоты), устаиовлениый вне канала. Возможные скоплени  газа под вытеснителем удал ютс  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 вытеснител  использован дроссель 18 и газова  полость 19, образоваина  под ним. Канал снабжен сужением, выполненным, например, в виде трубы 20, котора  жестко закреплена в канале , так что длина трубы в активиой зоне сверху ограничиваетс  нижним торцом подвижного дроссел , наход щегос  в верхнем положении. Дроссель может иметь фигурную поверхность, наиример, в виде кольцевых проточек или набора шайб дл  увеличени  коэффициента дросселировани  и, следовательно, дл  уменьшени  высоты дроссел . Наличие сужеии  в нижней части канала иозвол ет дл  удалени  управл ющего столба жидкости располагать дроссель в верхней части канала над трубой. Так как при этом коэффициент дросселировани  резко уменьшаетс , то при малых расходах (регулирующий стерл ень в верхнем положении ) регулирующий столб жидкости над дросселем не образуетс  и паразитиой реактивиости в реактор ие виоситс . При перемещеиии регулирующего стержн  вниз дроссель входит в трубу и над ним по вл етс  столб управл ющей жидкости. Коэффициент дросселировани  обоих дросселей выбираетс  из услови  полного заполнени  канала при перекрытии соединительного узла йёреМещающимс  вййз регулирующим стержнем. На фиг. 2 показаны качественные статические характеристики заполнени  канала жидкостью дл  вытеснител  в зависимости от перемещени  регулирующего стержн  S или изменени  расхода Q. Область а иллюстрирует защитный столб 17 жидкости над дросселем слива, область б - вь1теснитель, 5, в - область управл ющего столба поглощающей нейтроны жидкости, г - область газовой полости над управл ющим столбом жидкости и (3 - область регулирующего стержн . Если перемещение регулирующего стержн  обеспечивает изменение расхода (с помощью регул тора 8 расхода ), то в зависимости от перемещени  стержн  измен етс  величина расхода   идкости через канал Q, а, следовательно, и высота управл ющего столба жидкости. Нижн   граница столба жидкости над вытеснителем перемещаетс  из-за перемещени  верхней границы вытеснител . Так, предлагаемое устройство обеспечивает управление энергораспределением по высоте активной зоны и может быть использовано дл  выравнивани  пол  энерговыделени  или его профилировани . При этом обеспечиваетс  надежное функционирование устройства, в частности стабильность таких важных характеристик, как местоположение и высота столба жидкости, величина вносимой реактивности, диапазон ре- гулируемых параметров. Формула изобретени  1. Устройство управлени   дерного реактора , содержащее канал с управл ющим столбом поглощающей нейтроны жидкости, вытеснитель и дроссель слива, отличающеес  тем, что, с целью повышени  наделсности и стабилизации регулировани  в потоке жидкости, вытеснитель крепитс  R стержню с помощью т ги, длина которой равна не менее, чем половине высоты активной зоны, так что вытеснитель занимает нижнюю часть активной зоны и раздел ет столб жидкости на две части, состо щие из управл ющего столба над вытеснителем и защитного столба под дросселем слива. 2.Устройство по п. 1, отличающеес   тем, что т га выполнена в виде труб разного диаметра, телескопически соединенных между собой. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что вытеснитель имеет газовый тракт, выполненный в виде трубки, расположенной по его вертикальной оси и соедин ющий полость над столбом жидкости с газовой полостью под ним. 4.Устройство по пп. 1-3, отличающее с  , тем, что в качестве вытеснител  используетс  расположенный на нижнем конце т ги подвижный дроссель, установленный с зазором относительно канала, и газова  полость, образованна  под ним. 5. Устройство по пп, 1-4, отличающеес  тем, что канал в нижней части активной зоны от нижнего торца дроссел  до низа активной зоны имеет меньшее проходное сечение, чем в верхней ее части, что достигаетс  установкой дополнительной трубы . 6. Устройство по пп. 1-5, отличающеес  тем, что верхн   труба т ги содержит отверсти , сообщающие газовые полости над и под подвижным дросселем. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 476825, кл. G 21С 7/22, 10.07.73.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 497882, кл. G 21С 7/22, 17.05.74.
3. 3. Авторское свидетельство СССР № 602031, кл. G 21С 7/08, 04.12.75.