Способ формирования импульсов мощности импульсного ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной техники. Способ формирования импульсов мощности импульсного ядерного реактора обеспечивает модуляцию реактивности в импульсном ядерном реакторе при движении модулятора реактивности импульсного ядерного реактора в пределах активной зоны реактора. По требуемым параметрам импульса мощности задают зависимость мощности реактора от времени и функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов. Рассчитывают по соотношению реактивность импульсного ядерного реактора с использованием заданных функций распада предшественников запаздывающих нейтронов и зависимости мощности реактора от времени. Включают орган регулирования реактивности в виде кнопки и запускают орган управления движения модулятора реактивности, состоящий из электродвигателя, приводов и элементов передачи движения модулятора реактивности в виде поглотителя и отражателя нейтронов. Движение модулятора реактивности обеспечивают согласно соотношению, учитывающего изменение реактивности импульсного ядерного реактора во времени. Технический результат - формирование требуемых импульсов мощности импульсного ядерного реактора. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при управлении импульсными ядерными реакторами.

Известен способ формирования импульсов мощности посредством модулятора реактивности, примыкающего к активной зоне реактора и выполненного в виде двух отражателей расположенных соосно, применяемый в импульсном реакторе ИБР-2 [Шабалин Е.П. Импульсные реакторы на быстрых нейтронах. М.: Атомиздат, 1976; с. 89-101].

Формирование импульсов мощности происходит за счет периодического изменения реактивности реактора ИБР-2 в результате перемещения части отражателя по отношению к активной зоне реактора при вращении модулятора реактивности. Заданная частота вращения модулятора реактивности позволяет получить определенные параметры импульса мощности (частоту следования импульсов в реакторе, длительность импульса, энерговыделение в импульсе, максимальную мощность в максимуме импульса). Конструкцией модулятора реактивности предусмотрено четыре частоты следования импульсов, отличающихся скоростью вращения модулятора.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения движения модулятора реактивности по закону изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени, так как характеристики модулятора реактивности не могут быть оперативно изменены, что не позволяет формировать импульсы мощности с требуемыми параметрами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ формирования импульсов мощности ядерного реактора путем модуляции реактивности посредством движущегося модулятора, состоящего минимум из трех коаксиальных цилиндров, охватывающих активную зону по высоте [Устройство для модуляции реактивности ядерного реактора. А.с. СССР на изобретение №387621, опубл. 15.05.1985].

Формирование импульсов мощности происходит при вращении цилиндров с дискретно нанесенным на боковые поверхности поглотителем нейтронов за счет периодического изменении поверхности поглощения. Меняя количество вращающихся цилиндров и их скорость вращения, можно получать импульсы мощности с различной скважностью.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения движения модулятора реактивности по закону изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени, так как в нем варьируется только скважность импульсов, что не позволяет формировать импульсы мощности с требуемыми параметрами.

Задача изобретения заключается в исключении указанного недостатка, а именно в обеспечении движения модулятора реактивности импульсного ядерного реактора по закону изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени для формирования импульсов мощности с требуемыми параметрами.

Для исключения указанного недостатка в способе формирования импульсов мощности импульсного ядерного реактора, обеспечивающем модуляцию реактивности, в импульсном ядерном реакторе при движении модулятора реактивности в пределах активной зоны импульсного ядерного реактора предлагается:

- по требуемым параметрам импульса мощности задавать зависимость мощности реактора от времени и функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов;

- рассчитывать по соотношению реактивность импульсного ядерного реактора с использованием заданных функций распада предшественников запаздывающих нейтронов и зависимости мощности реактора от времени;

- включать орган регулирования реактивности в виде кнопки;

- запускать орган управления движения модулятора реактивности, состоящий из электродвигателя, приводов и элементов передачи движения модулятора реактивности в виде поглотителя и отражателя нейтронов;

- движение модулятора реактивности обеспечивать согласно соотношению, учитывающего изменение реактивности импульсного ядерного реактора во времени.

Соотношение (1), по которому рассчитывают реактивность импульсного ядерного реактора, следует из уравнения кинетики ядерного реактора в интегро-дифференциальной форме [Юферов А.Г. О численном решении интегральных уравнений точечной нейтронной динамики ядерного реактора. Препринт ФЭИ-2977. 2003. - 36 с.], учитывает взаимосвязь следующих параметров: r - реактивность, 1/с; n - мощность, Вт; - натуральный логарифм мощности реактора; t - время, с; τ - переменная интегрирования по времени, с; h - функция распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с и определяют по:

В одном частном случае реализации способа предлагается функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов задавать в виде конечного набора ее значений, а расчет реактивности импульсного ядерного реактора выполнять по соотношению (2), представляющему собой запись уравнения (1) в конечно-разностном виде, и учитывающему взаимосвязь следующих параметров: r - реактивность, 1/с; n - мощность, Вт; h - функция распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с; Т - шаг по времени для расчета мощности реактора, с; k, - индексы, соответствующие определенному моменту времени:

В другом частном случае реализации способа предлагается функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов задавать в виде набора экспонент:

а расчет реактивности импульсного ядерного реактора выполнять по соотношению (4), получаемому при подстановке (3) в (1), и учитывающему взаимосвязь следующих параметров: r - реактивность, 1/с; n - мощность, Вт; βэф - эффективная доля запаздывающих нейтронов; Λ - время генерации мгновенных нейтронов, с; a j - доля предшественников запаздывающих нейтронов, λj - постоянная распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с; j - индекс, соответствующий номеру группы предшественников запаздывающих нейтронов; t - время, с; τ - переменная интегрирования по времени, с:

Примеры конкретного осуществления способа.

Пример 1. Для получения импульса мощности с требуемыми параметрами в виде синусоидальной положительной полуволны с амплитудой А, частотой синусоидального колебания , фоновым значением мощности n0, задают зависимость мощности реактора от времени по соотношению:

Затем подставляют зависимость (5) в соотношение (4) и получают необходимый закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (6), по которому выполняют движение модулятора реактивности импульсного ядерного реактора.

где , 0≤t≤Δ; Δ - ширина импульса, с; А - амплитуда импульса; - частота синусоидального колебания, Гц; n0 - фоновый уровень мощности, Вт.

Закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (6) для генерации импульса мощности в форме синусоидальной положительной полуволны с амплитудой 100 относительных единиц, шириной 20 мс, частотой синусоидального колебания 25 Гц и фоновом уровне мощности 1 относительная единица в случае использования в формуле (6) констант запаздывающих нейтронов, приведенных в таблице, и времени генерации мгновенных нейтронов, равном 0,001 с, проиллюстрирован графиком на фиг. 1.

Пример 2. Для получения импульса мощности с требуемыми параметрами в виде формы импульса - треугольник, скорости нарастания s и ширины импульса Δ задают зависимость мощности реактора от времени по соотношению:

Затем подставляют зависимость (7) в соотношение (4) и получают необходимый закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (8) по которому выполняют движение модулятора реактивности импульсного ядерного реактора.

где s - скорость нарастания/спада импульса, 1/с.

Закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (8) для генерации треугольного импульса мощности со скоростью нарастания 99900 с-1 и шириной 20 мс в случае использования в формуле (8) констант запаздывающих нейтронов, приведенных в таблице, и времени генерации мгновенных нейтронов, равном 0,001 с, проиллюстрирован графиком на фиг. 2.

Технический результат - формирование требуемых импульсов мощности импульсного ядерного реактора. Он достигается за счет движения модулятора реактивности по соотношению, учитывающему изменение реактивности импульсного ядерного реактора от времени.

1. Способ формирования импульсов мощности импульсного ядерного реактора, обеспечивающий модуляцию реактивности в импульсном ядерном реакторе при движении модулятора реактивности в пределах активной зоны импульсного ядерного реактора, отличающийся тем, что по требуемым параметрам импульса мощности задают зависимость мощности реактора от времени и функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов, рассчитывают по соотношению реактивность импульсного ядерного реактора с использованием заданных функций распада предшественников запаздывающих нейтронов и зависимости мощности реактора от времени, включают орган регулирования реактивности в виде кнопки и запускают орган управления движения модулятора реактивности, состоящий из электродвигателя, приводов и элементов передачи движения модулятора реактивности в виде поглотителя и отражателя нейтронов, а движение модулятора реактивности обеспечивают согласно соотношению, учитывающего изменение реактивности импульсного ядерного реактора во времени.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов задают в виде конечного набора ее значений, а расчет реактивности импульсного ядерного реактора выполняют по соотношению:

где
r - реактивность, 1/с;
n - мощность, Вт;
h - функция распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с;
k - индекс, соответствующий определенному моменту времени;
l - индекс, соответствующий определенному моменту времени;
T - шаг по времени для расчета мощности, с.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов задают в виде набора экспонент, а расчет реактивности импульсного ядерного реактора выполняют по соотношению:

где
r - реактивность, 1/с;
n - мощность, Вт;
βэф - эффективная доля запаздывающих нейтронов;
Λ - время генерации мгновенных нейтронов, с;
a j - доля предшественников запаздывающих нейтронов,
λj - постоянная распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с;
j - индекс, соответствующий номеру группы предшественников запаздывающих нейтронов;
t - время, с;
τ - переменная интегрирования по времени, с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к конструкции ядерных реакторов канального типа. Активная зона реактора состоит из ячеек, содержащих в центре их симметрии канал с ядерным топливом и теплоносителем, окруженный замедлителем нейтронов.

Изобретение относится к способам эксплуатации ядерных реакторов, предназначенных для наработки делящихся химических элементов. Способ эксплуатации ядерного реактора в топливном цикле с расширенным воспроизводством делящихся изотопов включает первоначальную загрузку активной зоны топливными сборками, содержащими делящийся материал и сырьевые изотопы, формирование интенсивности нейтронного потока и его энергетического распределения, при которых сырьевые изотопы переходят в способные к ядерному делению изотопы, управление работой реактора на мощности путем удержания его в критическом состояния, обеспечивая баланс между вырабатывающимися нейтронами и поглощением нейтронов.

Изобретение относится к ядерной технике. Устройство пассивного регулирования давления в оболочке ядерной энергетической установки содержит агрегат (40) распыления жидкости в оболочке и трубопровод (42) подачи жидкости, предназначенный для подачи жидкости в распыляющий агрегат (40).

Изобретение относится к исследовательским реакторам на сферическом топливе. Реактор может быть использован для производства электроэнергии, производства водорода, отопления, сжижения угля и газификации.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к реакторам малой и особо малой мощности. Ядерный реактор содержит корпус с отражателем.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в гомогенных реакторах растворного типа для получения медицинских радиоизотопов. Система каталитической регенерации радиолитических газов выполнена по техническому решению «корпус в корпусе»; «горячая ветвь» системы размещена во внутреннем корпусе в виде «горячего короба» с двустенной заполненной газом оболочкой; «холодная ветвь» системы находится в зазоре между оболочками внешнего и внутреннего корпусов, в верхней части которого помещен охладитель-конденсатор.

Изобретение относится к эксплуатации реакторных установок с жидкометаллическими теплоносителями. Способ управления газовой системой имеет следующие шаги: перед подачей кислорода проверяют, подают ли в реактор водород и/или прекращают подачу водорода; подают кислород в том случае, если в реактор не подают водород; перед подачей водорода проверяют, подают ли в реактор кислород и/или прекращают подачу кислорода; подают водород в том случае, если в реактор не подают кислород.

Изобретение относится к ядерным реакторам. Ядерный реактор на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем содержит тепловыделяющие сборки, охлаждаемые подъемным течением теплоносителя, и блоки бокового отражателя, снабженные внутренними проточными полостями.

Изобретение относится к способу дезактивации графита, для удаления трития, углерода-14 и хлора-36. Способ включает нагрев печи обжига до температуры 800-2000°С, введение в печь обжига графита, загрязнённого радионуклидами, введение в печь обжига инертного газа, введение в печь обжига восстанавливающего газа и удаление переведенных в газовую фазу радионуклидов из печи обжига, при этом количество вводимого восстанавливающего газа находится в диапазоне от 2 до 20 % от общего количества вводимого в печь обжига газа.

Изобретение относится к способам восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК. При прогибе колонн, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают каналы, графитовые блоки этих колонн разрезают вдоль граней на фрагменты, смещают фрагменты в направлении, перпендикулярном плоскости реза, и уменьшают прогибы, после чего калибруют отверстия колонн и снова размещают в них каналы.
Наверх