SU719342A1 - Устройство дл управлени нейтроннымпОТОКОМ - Google Patents

Description

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕЙТРОННЫМ ПОТОКОМ

насосом. Управление поглощающей спосрбностьн ) такой С1екции достигаетс  изменением расхода газа через эту секцию.

Устройство содержит коммуникации дл  изменени  давлени , пневмоэлементы , насос, различно о рода соединени  и уплотнени . Все это, особенно насос , а также наличие в устройстве подвижных механизмов обуславливает его ю

евысокую надежность и утечки газаоглотител .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому, езультату  вл етс -устройство дл  is

гфавлёни  нейтронным потоком, состо ее из нагревател  и секционированного замкнутого объема с газом-погдотителем нейтронов, в котором одна секци  находитс  в нейтронном пото- 20 ке и  вл етс  управл ющей, а друга  расположена вне его З.

Это устройство содержит объем с газом, разделенный на две.секции сильфоном. Одна секци  помещена в 25 нейтронном потоке и наполнена слабопоглощающим -нейтроны газом С0„, а друга  находитс  вне его в выходном потоке теплоносител  и содержит газ В Е, сильно поглощающий нейт- зо роны. Теплоноситель выполн ет функции нагревател  газа-поглотител , Устройство работает следующим образом.

Увеличение мощности реактора выше 35 уровн  приводит к повьшению температуры теплоносители, который нагревает газ-поглотитель. Газ расшир етс  и, воздейству  на сильфон, ПЪпадает в

а гтШнУю зону, вытесн   COg. Это 40 приводит к увеличению поглощающей способности части объема, наход щейс  в активной зоне и к снижению

.SS ;iis---. .--Г, - . --; : ..-VS. :-. МОЩНОСТИ . Обратные прчзцессы протекайт п|ри уменьшении мощности peak- 45

тора ниже заданного урбвн .

Таким образом, устройство стабилйзйруёт мощность реактора на заданном уровне и чё способно этот уровень измен ть. Это устройство инерционно 50

из-за значительной теплоемкости нагрёваемой среды изапаздывани , обус- . ловленного ограниченной скоростью терни  теплоносител  и из-за малой эффективности нагревател , Меха;ни- ji ческиё пе51емкщенн  сильфойа, его износ снижают надежность устройства.

Использование автономного электрического р гревател  вместо нагревател -теплоносител  дает возмож- нрсть измен ть уровень мощности реактора , но не устран ет остальных недостатков. Нагреватель в такому устройстве исцольэован неэффективно он нагревает извне весь газ-поглоти-г тель через стенки корпуса и корпус устройства. Это обуславливает низкий диапазон регулировани  и недостаточЦелью предлагаемого изобретени   вл етс  повьш1ение диапазона регулировани , быстродействи  и надежности.

Цель достигаетс  тем, что замкнутый объем с газом-поглотителем нейтронов выполн етс  в виде моноресивера посто нного объема, в качестве управл ющей секции, помещенной в нейтронный поток, служит центральна  часть моноресивера, ограниченна  спиралью нагревател , и расположенна  в зоне потока, остальна  часть на .ходитс  вне потока, причем в качестве секции, расположенной вне потока, использован остальной объем моноресивера .

Спираль закреплена на каркасе, изготовленном согласно профилю нейтронного потока. Газопитательна  трубка в этом устройстве необходима только дл  предварительного вакуумировани  и наполнени  газом-поглотителем. После заполнени  устройства газомпоглотителем ее заваривают,

Таким образом, наполненное поглотителем устройство представл ет собой изолированный объем, несв занный с другими газовыми емкост ми и пневмоэлементами .

Такое устройство содержит минимальное количество сварных швов, в нем отсутствуют подвижные механизмы, насосы , сйльфоны, поэтому оно высоконадежно .

Электрический нагреватель, выполненный в виде спирали накаливани , закреплен на легкой проницаемой дл  газа катушке или каркасе из диэлектрического материала. Катушка или каркас выполн ютс  согласно профилю нейтронного пучка, так что закрепленна  на нихспираль ограничивает часть газа-поглотител , наход щегос  в нейтронном потоке от остальной части газа в устройстве.

Такое положение нагревател   вл етс  наиболее эффективным, так как больша  часть его -энергии полезно ное быстродействие. 5 расходуетс  на разогрев газа ййённо вТОМ объеме(расположенном в нейтрон ном потоке поглощающую способность которого надо изйей ть при уйра.&ЙЩ- в этом случае, когда нагреватель включен, самую высокую температуру, близкую к температуре спирали, имеет газ, наход щийс  в нейтронном потоке По мере удалени  от этой области к границам моноресивера, охлаждаемого извне, температура газа уменьшаетс  практически до температуры стенок. Тогда как плотность и поглощающа  способность газа наоборот - в строгом is в соответствии с температурой - повышаетс  от центра к стенкам. При отключённом нагревателе тёйпературы газа в моноресивере выравни ваетс  по объему, приближа сь к температуре стенок и соответственно про ходит перераспределение массы. Поглощающа  способность газа,наход щего в нейтронном потоке, увеличиваетс . Дл  эффективной работы предлагаемого устройства необходимы следующие услови : диаметр моноресивера много больие диаметра нейтронного пу ка и спирали, его окаймл ющей(в п ть дес ть раз диаметр пучка нейтронов достаточно мал см, чтобы при зад ном поглотителе с определенной тепло проводностью температура газа-поглотител  внутри пучка по диаметру существенно не измен лась. Хот  дл  широких пучков можно пре ложить спираль, помещаемую внутрь пучка, такое устройство будет создавать искажени . Важным дл  эффективной работы уст ройства  вл етс  требование интенсив иого охлаждени  моноресивера извне, обеспечивающего быстрое охлаждение газа-поглотител  при отключ нии нагревател . Диапазон регулировани  пр мо з висит от максимально возможной температуры нагревател , поэтому спирал накаливани  рекомендуетс  изготавливать из жаропрочного материала, например вольфрама. Корпус устройства не должен сильн поглощать нейтроны, создава , паразитное ослабление пучка. Дл  его изготовлени  рекомендуютс  материалы с малым сечением поглощени  нейтроиов , например, алюминий. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - нелиаризрван 42 ные качественные криные распределени  температуры (пунктиром)и плотности поглощающего раза (сплошна  лини )по /дйаШтру M&HOJpe1cHirepa. Устройство представл ет собой изолированный от газовых емкостей и пневмоэлёментов мрнорёсйвер, корпус j которого вьтойнён из металла с ма-;лым сечением поглощени  нейтронов. Нагреватель выполнен в виде спирали 2, закрепленной на пр моугольном каркасе из диэлектрических направл ющих стержней 3, расположенных согласно нейтронному пучку 4. 1аким образом, Пучке находитс  часть моноресивера. ограниченна  спиралью нагревател . В местах Прохождени  нейтронного пучка тблщйна стёнок корпуса минимальйа из-за высверлёййьпс полостей 5. Провода питани  нагревател  6, заканчивающиес  металлической щайбой 7, соедин ютс  со спиралью с помощью болтов 8. Болты электроизолированы от корпуса устройства диэлектрическими втулками 9. Герметичный переходник 10 служит дл  вывода проводов питани . Импульсна  питательна  трубка II, необходима  дл  предварительного вакуумировани  устройства и наполнени  его поглощающим нейтроны .газом, 12/ (например , гелием-3) затем завариваютс -, после чего устройство полностью изолировано . Охлаждающа  среда на чертеже не показана. Устройство работает следующим образом . При отключенном нагревателе температура поглощающего газа определ етс  температурой охлаждающей среды и распределена равномерно по диаметру монорёсивера. Также равномерно распределена и плотность газа. При включеЯном нагревателе температура газа-поглотител  внутри спирали в области нейтронного пучка близка к температуре спирали, а по кра м мойоресивёра к температуре охлаждающей среды.Вслед- ствие массопереноса под действием термодиффузии, плотность поглощающего газа распредел етс  по 6бъему( моноресивера в строгом соответствий с его температурой. Таким образом, в высокотемпературной области нейтронного пучка находитс  минимум плотности , то есть минимум поглощающей пособности, так как часть массы аза путем термодиффузии перёщла от ысокотемпературного ( )центра оноресиве{ а к низкотемпературным TeHKaM(v30®C ),. После отключени  нагревател  teMtilpaTypar и плотность газа-погло тителй снова вьфанйваютс . есть ynjpiSsAeHHe осуществл етс  измёйеннем мощности нагревател  (фиг,2)ЛСривые. при отключенном наг1реваи ле, кривые nflj H tft J4eHHqM. На оси аб1г1 D диаметр моноресивера, В - его радиус Х Х2 - координаты пересечени  спира ли осью абсциСС7 ; ,; j . Предлагаемое устройство имеет расширенный диапазон регулировани  и увеличеннное быстродействие по сравнению с прототипом за счет более эффективного использовани  нагревател . В устройстве нагреватель распо ложен внутри газового объема, что . позвол ет сделать его более высркоfeMiftej a-iPypHbiM . Кроме того, в предлагаемом устройстве нагреватель большу часть знергии расходует полезно, разогрева  газ-поглотитель только в области нейтронного потока. Дл  устройства характерно повьшенйе наДёшО стй за счет существенного упрощени . УстройствЬ выполнено без подвижных механизмов, разъемных соединений и содержит минимум сварных швов. , ,... - , . .,;., Так&ё устройство более зкономич ffb™ifff-3 a эффективного использовани  нагревател  и сокращеннее утечек газа гюпгютнтел : - - : Расчеты показывают, что выгорание ra3a-noirnotlwteJifl (нейтронов гели  -3 в потоках зкспериментайьйлх канало в до 10 нейтр/с(с)нё существенно снижает эффективность устройства в

а п а

1 V

« W 7

/ J

.

:Ьг

.,: :%й:: t/e.f 42Q чение нескольких лет, после чего его можно легко и быстро заменить. Формул а изобретени  - :: .- , 1. Устройство дл  управлени  нейтронным потоком, состо щее из нагревател  и секционированного замкнутого объема с газом-поглотителем нейтронов, в котором одна секци  находитс  в нейтронном потоке и  вл етс  управл ющейJ а друга  расположена вне его, отличающеес  тем, то, с целью повьппб ш  диапазона регулировани , быстродействи  и надежности, замкнуть1й объем выполнен в виде цельного моноресивера, в качестве управл ющей секции служит его центральна  часть, ограниченна  спиралью нагревател  и ра.сположенна  в зоне потока, а остальна  часть находитс  Вне потока. 2, Устройство по П.1, о т л ич а ю щ е е с   тем, что спираль закреплена на каркасе, изготовленном согласно профилю нейтронного потока. Источник информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США №2990358, кл. 176-21, опулик. 1961 2.Авторское свидетельство СССР № 538616, кл. G 2 С 7/22, 1974. 3.Патент Англии № 1042315, кл, 6 6 С опублик. 1960 (прототип).

/

X

г 2

V

,J

к Лг

0us.2

Claims (1)

1. I. Устройство для управления нейт-^: ронным потоком, состоящее из нагревателя и секционированного замкнутого объема с газом-поглотителём ^,0 нейтронов, в котором одна секция находится в нейтронном потоке и является управляющейj а другая расположена вне его, отличающеес я тем, кто, с целью повышения диапазона регулирования, быстродействия и надежности, замкнутый объем выполнен в виде цельного моноресивера, в качестве управляющей секции служит его центральная часть, ограниченная спиралью нагревателя и расположенная в зоне потока, а остальная часть находится вне потока., ί

   ²⁵ 2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что спираль закреплена на каркасе, изготовленном согласно профилю нейтронного потока.