Регулирующий стержень быстрого реактора

РЕГУЛИРУЮЩИЙ СТЕРЖЕНЬ БЫСТРОГО РЕАКТОРА, содержащий элементы с поглотителем нейтронов, отличающийся тем, что, с целью улучшения экономики стержня путем дополнительной наработки в регулирующем стержне радиоизотопа кобальт-60, нижняя часть регулирующего стержня высотой менее 60% от высоты по поглотителю выполнена с наружным слоем поглотителя и во внутренней области стержня размещены по крайней мере один элемент с материалом на основе кобальта-59 и по крайней мере один элемент с гидридом металла, слабо поглощающего нейтроны, при соотношении объемной доли кобальта к объемной доле кобальта и гидрида металла от 5 до 65%.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в качестве системы СУЗ в ядерных энергетических реакторах на быстрых нейтронах.
Целью изобретения является улучшение экономики регулирующего стержня путем дополнительной наработки в нем радиоизотопа кобальт-60.
На чертеже изображен предлагаемый стержень. В активную зону 1 реактора погружен регулирующий стержень 2, нижняя часть 3 которого выполнена с наружным слоем поглотителя нейтронов 4 и во внутренней области 5 стержня 2 размещены элементы с гидридом металла, слабо поглощающего нейтроны, и элементы с сырьевым материалом на основе кобальта-59.
Стержень работает следующим образом.
Поток нейтронов из активной зоны 1 реактора падает на регулирующий стержень 2, частично ослабляясь в поглотителе верхней части стержня, и в наружном поглотителе 4 нижней части 3 регулирующего стержня 2 и попадает во внутреннюю область 5 нижней части 3 регулирующего стержня 2, в которой на водороде гидридных элементов нейтроны замедляются и затем поглощаются как в элементах с кобальтом 59, так и в наружном слое поглотителя 4. В процессе работы реактора регулирующий стержень 2, отрабатывая эффекты реактивности, постепенно извлекают из активной зоны 1 и в конце микрокампании реактора регулирующий стержень 2 полностью выведен из активной зоны 1.
Эффективность регулирующего стержня не уменьшается, так как уменьшение загрузки поглотителя в стержень компенсируется ростом скорости поглощения нейтронов из-за смягчения на водороде гидридного элемента. Кроме того, смягчение спектра нейтронов является необходимым условием для эффективной наработки кобальта-60 в реакторе на быстрых нейтронах, так как в спектре быстрого реактора сечение активации кобальта-59 слишком мало для экономически целесообразной наработки радиоизотопа. В то же время, замедленные нейтроны, обуславливающие эффективную наработку радиоизотопа, должны отсекаться от топлива активной зоны реактора для устранения всплеска энерговыделения в твэлах окружающих ТВС, что и обеспечивается наружным слоем поглотителя в регулирующем стержне. Таким образом, в стержне снижается загрузка поглотителя при сохранении его эффективности и обеспечивается наработка кобальта-60. Для наработки целесообразно использовать нижнюю часть регулирующего стержня высотой менее 60% от высоты стержня по поглотителю. Соотношение объемных долей сырьевого материала и гидрата металла во внутренней области регулирующего стержня определяется с одной стороны из условия обеспечения эффективности стержня не меньшей, чем в традиционной конструкции регулирующего стержня, и с другой стороны из условия получения экономически целесообразных количеств радиоизотопа с удельной активностью, которая превышает минимально допустимые значения этого параметра. С учетом этого, объемная доля сырьевого материала не должна превышать 65% от суммарной объемной доли сырьевого материала и гидрата металла. При объемной доле сырьевого материала менее 5% от суммарной объемной доли гидрида металла и сырьевого материала, усложнение конструкции регулирующего стержня экономически нецелесообразно.
Регулирующий стержень совмещает функцию органа управления ядерным реактором на быстрых нейтронах с функцией мишени для наработки кобальта-60. Это позволяет улучшить экономику регулирующего стержня за счет следующих факторов: отработавший свой ресурс стержень является уже не отходом производства, а источником товарной продукции, усложнение конструкции не только стержня, но и даже полная стоимость его изготовления компенсируется стоимостью наработанного радиоизотопа кобальт-60.
Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в ядерных реакторах на быстрых нейтронах. Целью изобретения является улучшение экономики регулирующего стержня путем дополнительной наработки в нем радиоизотопа кобальт-60. Нижняя часть конструкции регулирующего стержня высотой менее 60% от высоты по поглотителю выполнена с наружным слоем поглотителя. Во внутренней области стержня размещены по крайней мере один элемент с материалом на основе кобальта-59 и по крайней мере один элемент с гидридом металла, слабо поглощающего нейтроны. Соотношение объемной доли кобальта-59 к сумме объемных долей кобальта-59 и гидрида металла должно находиться в пределах от 5 до 65%. Совмещение функций управления реактивностью и мишени для наработки радиоизотопа кобальта-60 позволяет улучшить экономику регулирующего стержня и реактора в целом. 1 ил.