Орган аварийной защиты ядерного реактора

 

Изобретение относится к ядерным реакторам и может быть использовано в качестве быстродействующей аварийной защиты реакторов, преимущественно канального типа. Целью изобретения является повышение надежности за счет упрощения демпфирования удара связок поглощающих элементов. Орган аварийной защиты ядерного реактора содержит не менее двух гибких связок последовательно соединенных поглощающих элементов, расположенных в сухих трубках, которые размещены внутри охлаждаемого канала вертикально по коаксиальной окружности, механизм удержания и сброса связок, пневмопривод для их подъема и демпфирующие устройства для гашении удара связок при сбросе. В качестве демпфирующих устройств служат трубки органа, которые изогнуты в нижней части активной зоны реактора по спирали с переменным радиусом кривизны Rkp, плавно уменьшающимся по ходу изгиба до величины RKp R - г n2r2/4 ). Поглощающие элементы связок ограничены кр г по размерам соотношением 1 4(ЈR -1/2 -(RK|,d - rd + d )J7, где R и г - радиусы канала и трубок соответственно , п - количество сухих трубок; 1 и d - длина и диаметр поглощающего элемента соответственно. Внутренняя поверхность искривленного участка трубок по траектории касания поглощающих элементов стенок трубок выполнена пероховатой и профилирована так, что внутренний радиус трубок в местах касания доведен до величины радиуса поглощающего элемента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л ел

„.SU„„1545 1 (51) 5 С 21 С 7/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЕЯГОЮЗР6

ПА 1 :HT ." çi -, ;-" «;;, j(„;;, ° . БИБ- ".! 1;:,: l=.-,," ! (46) 30.04.91, Бюл. Ф 16 (2!) 4434054/25 (22) 01.06.88 (72) В.П. Сивоконь, В.В. Позняков и М.Е. 1 ладышев (53) 621.039.5(088.8) (54) ОРГАН АВАРИ11НОЙ ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО

РЕАКТОРА (57) Изобретение относится к ядерным реакторам и может быть использовано в качестве быстродействующей аварийной защиты реакторов„ преимущественно канального типа. Целью изобретения является повышение надежности за счет упроцения демпфирования удара связок поглощающих элементов. Орган аварийной защиты ядерного реактора содержит не менее двух гибких связок последовательно соединенных поглощающих элементов, расположенных в сухих трубках, которые размещены внутри охлакдаемого канала вертикально по коаксиальной окружности, механизм удержания и сброса связок, пневмопри° I

Изобретение относится к ядерным -реакторам и может быть использовано в быстродействующей аварийной защите реакторов, .преимущественно канального типа °

Целью изобретения является повышение надекности sa счет упрощения демпфирования удара связок поглощающих элементов.

В органе аварийнсч1.защиты ядерного реактора, содержащем не менее двух гибких снизок последовательно соединенных поглсщаницих элемеl17 B pacnc2 вод для их подъема и демифирующие устройства для гашения удара связок при сбросе. В качестве демпфируюцих устройств слукат трубки органа, которые изогнуты в нижней части активной зоны реактора по спирали с переменным радиусом кривизны R„p, плавно уменьшающимся по ходу изгиба до величины R R — r + n r /4 9 (В-г) . ПоIEP глощающие элементы связок ограничены по размерам соотношением 1 4 (й „ г-1/2 (R„d- rd+ d ))т, где Ru градиусы канала и трубок соответственно, и — количество сухих трубок; 1 н

d - длина и диаметр поглощаюцего эле" мента соответственно. Внутренняя по- верхность искривленного участка трубок по траектории касания поглощакщих фу элементов стенок трубок выполнена шероховатой и профилирована так, что С внутренний радиус трубок в местах касания доведен до величины радиуса поглощаюцего элемента. 1 з.п. ф-лы, 2 кп. Ю

4:ь локенных в сухих трубках, которые размещены внутри охлакдаемого канала вертикально по коаксиально 1 окружности, содеркащем механизм удеркания и сброса связок, пневмопривод для их подъема и демпфируюцие устройства для гашения удара связок при сбросе, в качестве демпфирующих устройств служат трубки органа, которые изогнуты в нижней части активной эоны реактора no cmtpa;w с переменным радиусом кривизны Г „, плв в но уме ньШающнмся по ходу изгйба дс íp÷n÷ènû:

ПУГО к — г + т —, ---, () 1545815 бок профилирована, например, с помощью шероховатого покрытия 9. а поглощаю не элементы связок ограничены по размерам соотношением 1

4 4 Y R„I» r 2 (R pd rd + cP),(2)

1 где К, à — радиусы канала и трубок соответственно; D - количество сухих трубок, 1 и d — соответственно длина 10 и диаметр поглрщающего элемента.

Кроме того, внутренняя поверхность искривленного участка трубок по траектории касания поглощающих элементов стенок трубок выполнена ше- 15 роховатой и профилирована так, чтс внутренний радиус трубок в местах касания доведен до величины радиуса поглощающего элемента.

Сущность изобретения заключается 20 в полезном использовании кинетической энергии быстродействующего органа аварийной защиты в конце его срабатывания путем создания плавно изменяющегося динамического инерционного 25 давления поглощающих элементов на

Э .иаправлянзцие изогнутые трубки на протяженном участке ° т.е. такого давления, которое обеспечивает эффективное торможение элементов при 30 сбросе (высокая скорость движения элементов по виражу, по шероховатой профилированной поверхности) и малое сопротивление движению элементов при подъеме (малая скорость движения эле- 35 ментов по нешероховатой поверхности) °

На фиг. 1 изображен общий вид органа аварийной защиты ядерного реактора; на фиг, 2 - сечение А-Л на фиг.1.

Для наглядности изображены четы- 40 ре сухие трубки с четырьмя связками поглощающих элементов, размещенных в трубках.

Орган аварийной защиты ядерного реактора включает гибкие связки 1, 45 состоящие иэ последовательно соединенньм поглощающих нейтроны элемен-, тов 2, расположенных в сухих трубках

3, которые размещены внутри охлаждаемого KaHBJIa 4 BepTHKaJIhHQ по коаксиальной окружности, механизм удер" жания и сброса (электромагнитная муфта) 5, коллектор 6, объединяющий трубки снизу, пневмопрнв од 7 подъема (показана трубка привоца), который

55 расположен вне активной soIIi, 8, а сообщается с коллектором линией свчзи

1 (трубкой привода) . 3И вскрпвлс н участке пнутренння поес рхностл труОрган аварийной защиты работает следующим образом.

В аварийной ситуации сигнал обесточивания приходит в электромагнитную муфту 5. Муфта размагничивается, связки 1 поглощающих элементов 2 падают под действием силы тяжести н входят в активную зону 8, осуществляя защитное действие (поглощают нейтроны) ° В нижней части активной зоны нижние поглощающие элементы 2 постепенно по плавно уменьшающемуся радиусу кривизны (безударно) входят в вираж по изогнутым трубкам 3 и прижимаются к профилирующему покрытию 9 трубок центробежной силой и нормальной составляющей силы тяжести. Возникающее трение замедляет движение связок 1 поглощающих элементов 2, уменьшает до допустимой величины ударные нагрузки на концы трубок 3. При подъеме связок 1 поглощающих элементов 2 в.нижний коллектор 6 через пневмопривод 7 подается газ под давлением, элементы с меньшей скоростью и трением поднимаются, выходя из виража.

Максимальная эффективность торможения в предлагаемом органе реализуется при условии, которое описывается уравнением

П2 Г Р 4 6 г(Р-r) где n - -число трубок в органе.

При этом работоспособность органа сохраняется .только в случае, если выполняется ограничение на размеры поглощающих элементов (см. формулу (2)). В противном случае изгиб трубок будет препятствовать прохождению по ним поглощающих элементов, т.е. предлагаемая конструкция будет неработоспособна.

Если .изгиб трубок органа выполнить с радиусом кривизны существенно (в 2"

3 раза) большим, чем следует из уравнения (1), эффективность торможения окажется недостаточной для гашения скорости связок. Скорость движения связок после входа в вираж будет увеличиваться, т.е. орган окажется неработоспособным. Выполнить изгиб трубок без деформации их профиля с меньшим, чем по формуле (1), радиусом в рамках предлагаемой конструкции органа физически невозможно ° и г

4 «> >(R- r) 1

1(4 ИКРr — — 2 (Е.Д вЂ” rd+d

Составитель А. Цыганов

Редактор О. Стенина Техред M.Коданнч Корректор Т. Малец

Подписное

Тираж 271

Заказ 21 46

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Глг;>р»»а,I«11

S 15458

Расчеты выполненные на ЭВМ, показывают, что прн выполнении равенства (1) практически приемлемая длина изогнутого участка трубок реализуется в диапазоне значений коэффициента тре5 ння К ) 0,5 (при трении металла о металл К может достигать 0,8). Так, для органа с диаметром канала 8 см (характерные размеры канала СУЗ

РБМК), радиусом трубок 0,5 см эффективное торможение (снижение скорости в 3 раза) достигается при К = 0,8 после прохождения поглощающими элементами 4-5 витков трубки.

15 формула изобретения

1. Орган аварийной защиты ядерногс реактора, содержащий не менее двух гибких связок последовательно соеди- 20 пенных поглощающих элементов, расположенных в сухих трубках, которые размещены внутри охлаждаемого канала вертикально по коакснальной окружности, механизм удержания н сброса связок, пневмопрнвод для их подъема н демпфирующие устройства для гашения удара связок прн сбросе, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что, с целью повьппения надежности эа счет упрощения демпфирования удара связок прн сбросе, трубки органа в нижней части активной зоны реактора изогнуты по спирали с переменным радиусом кривизны

R„р, плавно уме««ьшаю«>«.«кся по ходу изгиба до величины в поглощающие элементы связок ограниченъ«по размерам соотно«це«>нем где К н r — радиусы канала н трубок, соответственно, 11 — количество сухих трубок; 1 и d - длина н диаметр поглощающего элемента, соответственно.

2. Орган аварийной эа«1««ты по и. I о т л и ч а ю щ н и с я тем, что внутренняя поверхность искривленного участка трубок по траектории касания поглощающих элементов стенок трубок выполнена шероховатой и профнлнрована так, что внутренний радиус трубок в местах касания доведен до величины радиуса поглощающего элемента.