Устройство для регулирования плотности нейтронного потока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ СА(46) 15.12.85. Бюл. В 46 (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт(5)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА-" НИЯ ПЛОТНОСТИ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА, содержащее регулирующий орган и усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов,. заполненных газом-поглотителем нейтронов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования путем исключения паразитного поглощения нейтронов, регулирующий орган выполнен в виде ориентированного вдоль нейтронного потока сильона, внутри которогоен ограиич1090168 5 О 15 20 25 ЗО 35 40 1Изобретение относится к техникеядерных реакторов и предназначенодля регулирования плотности направленного нейтронного потока, преимущественно на выходе горизонтальныхэкспериментальных каналов ядерныхреакторов.Известно,устройство ,регулирования плотности,нейтронного потока,состоящее из размещенного в нейтроны Фном потоке газовоге регулирующегооргана и регулятора давЛения газаНеф в этом органе, .содержащегозапорную арматуру, ресиверы высокого и низкого давления, между котоФрыми включен насос 11,Недостатками устройства являются невысокая надежность вследствиезагрязнения газового контура устройства парами масла от насоса,. протечекзапорной арматуры, проникновениярадиоактивного трития (продуктавзаимодействия Не с нейтронами )иокружающую атмосферу через сальнико"вые уплотнения; невысокая точностьвследствие запаздывания на срабатывание запорной арматуры клапаны1 с, вентили с приводом 7 1 с ).Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является устройстворегулирования плотности йейтронкогопотока, содержащее регулирующий орган и усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой,объемов, заполненных газом-поглоти"телем нейтронов 1 21.Устройство не содержит сальниковых уплотнений, паров масла, запорной арматуры. Недостатками этого устройства являются паразитное поглощение нейтронов и узкий. диапазон,регулирования из-за начального.давления Р и ограниченного коэффициенота его усиления К 1,обычно К 10).Ослабление плоткости нейтронногопотока Ч , проходящего через слойгаэа-поглотителя нейтронов е, выражается формулойЦ:9,е )Фгде ар - микроскопическое сечениепоглощения нейтронов наединицу давления газа принормальной температуре .1,для Не 524, ф 1,2 см ИПа);Р - давление газе в диапазонеР 4 ь Р 4 КРр2Из формулы (1 ) следует, что всилу экспоненциальной зависимостиЧ/ У, от давления паразитное ослабление от начального давления Р может быть значительным. Например,при К ( 2 отношение Ч, / Ч ,превьппаетотношение Мсп, / и, т.е. паразитноеослабление превьппает диапазон регулирования.Уменьшить это ослабление -без сужения диапазона регулирования в данном устройстве невозможно,Целью изобретения является расширение диапазона регулирования путем исключения паразитного поглощения нейтронов.Поставленная цель достигается.тем, что в устройстве для регулирования плотности нейтронного потока, содержащем регулирующий орган и,усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов, заполненных газом-поглотителем нейтронов,: регулирующий орган выполнен в виде ориентированного вдоль нейтрокного потока сильфона, внутри которого вдоль его оси установлен ограничитель сжатия.Отличительной особенностью описы. ваемого устройства регулирования, плотности нейтронного потока является выполнение регулирующего органа с переменной от нуля де 1. толщиной слоя газа-поглотителя нейтронов. Это достигается эа счет образования его из сильфона и двух доньев, одно из которых вытянуто внутрь сильфона и является ограничителем его сжатия,. а также за счет применения пружины сжатия, компенсирующей начальное растяжение сильфона. Поэтому паразитное поглощение нейтронов.откачаль"ного давления Рп в устройстве 45практически отсутствует. Требуемыйдиапазон регулирования задаетсяначальным давлением газа-поглотителя нейтронов и подбором жесткостипружиныНа чертеже изображено устройстводля регулирования плотности нейтронного потока.Регулирующий орган 1 расположенв зоне нейтронного потока 2 на выходе коллиматора 3 горизонтального 55 экспериментального канала. Регулирующий орган 1 выполнен из сильфона 4, ориентированного вдоль нейтронного потока 2. К торцам сильфо090 3на 4 прикреплены крышка 5 и ограничитель сжатия 6, к которым прик" реплена пружина сжатия 7. Регулирую щий орган 1 установлен коаксиально коллиматору 3, при этом сильфон 4 направлен вдоль нейтронного потока 2 с помощью держателя юстировочного устройства 8. Регулирующий орган 1 соединен с усилителем давления 9 трубкой 10. Усилитель давления 9 10 оборудован нагревателем 11 и охлажда ется вентилятором 12. Регулирующий орган 1 и усилитель давления 9 заполнены газом-поглотителем нейтронов Не 13. 15 20 Устройство для регулирования плот.ности нейтронного потока работаетследующим образом.В исходном состоянии растяжение сильфона 4 от начального давления газа-поглотителя нейтронов полностью скомпенсировано пружиной сжатия, т.е. крышка 5 упирается в ограничитель сжатия 6. Толщина газового слоя меж"25 ду ними практически равна нулю. Поэтому на выходе регулирующего органа1 плотность нейтронного потока максимальна и близка к плотности потока ,на его входе, Для ослабленияследует включить нагреватель11, тогДа давление газа-поглотителя нейтронов в сильфоне 4 возрастет и сильфон 4 расширится на величину6, определяемую жесткостью пружины сжатия 7 и упругостью,сильфона 4. 35 Между крышкой 5 и ограничителем сжатия 6 образуется слой газа-поглотителя нейтронов толщиной , который создает ослабление плотности нейтронного потока 2 на выходе регу 40 лирующего органа 1. Максимальноеослаблениев устройстве регулиромиИвания плотности нейтронного потокадостигается при максимальном давлении газа-поглотителя нейтронов, его величина равна 1аРмакюмавсфи может быть задана с помощью подбора жесткости пружины сжатия с учетом упругости сильфона 4.Увеличение плотности нейтронногопотока от (,д до Ю производится в обратном йорядке. Мощность нагревателя 1 уменьшают, температурагаза-поглотителя нейтронов в усилителе давления 9 снижается за счет охлаждения его корпуса. Интенсив" ность охлаждения повышает вентилятор 12. Одновременно с понижением температуры газа-поглотителя нейтронов в усилителе давления 9 уменьшается давление в регулирующем органе 1. Пружина сжатия 7 сжимает сильфон 4, уменьшая толщину слоя газа-: поглотителя нейтронов между крышкой 5 и ограничителем сжатия. Поглощающая способность регулирующего органа 1 уменьшается за счет уменьшения давления и толщины слоя газа-поглотителя нейтронов 13 в нем, Ч возрастает. Если выключить нагреватель 11, то так будет продолжаться до тех пор, пока давление в описываемомустройстве не достигнет начальной величины, когда крышка 5 вновь упрется в ограничитель сжатия 6. Тогда плотность нейтронного потока 2 на выходе регулирующего органа 1 достиг. нет максимума, практически равного ,Таким образом, регулирование происходит за счет одновременного изменения давления газа-поглотителя 13 в регулирующем органе 1 и толщины газового слоя,в регулирующем органе 1, которая однозначно определяется равенством сил упругости пружины сжатия 7 и сильфона 4 силе давления газа-поглотителя нейтронов 13 на крыш. ку 5 и ограничитель сжатия 6 сильфона 4. Как показывает простой расчет эф" Фективности устройства регулирования плотности нейтронного потока по формуле 1) , для регулирования плотности нейтронного потока в широком диапазоне достаточно небольших пере-. мещений сильфона 4 величиной в несколько миллиметров, Например, ослаб" гтенне плотности У= 0,54 Ъдостигается при Рма Ь 2/2 ч Рас. Если при нормальной температуре, Р,с 1 МПа, то б,с 2 мм, . При тех же параметрах и К2 (Рс 0,5 МПа) замена прототипа предлагаемы устройством снижает паразитное ослабление плотности от У "9с макс0,3 М, до нуля, а диапазон регулирования расширяет от Рмас- Мм"ф до 1 ас 10 фМф Умень шение паразитного поглощения нейтронов существенно (на 20-303 ) повышает плотность нейтронного потока на выходе устройства регулирования и повышает экспериментальные возможности горизонтальных экспериментальных каналов и экономические показатели.Редактор С.Титова ТехредЛ,Мартяшова Корректор И.Муска,Заказ 8129/2 Тираж 407 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1Кроме того, описываемое устройство сушественно более надежно и безопасно. Например, скорость утечки газа-поглотителя нейтронов 13 . в том числе и радиоактивного трития:)иэ устройства регулирования плотности нейтронного потока в атмосферу на.порядок меньше, чем в аналогичных устройствах Г 1 3 за счет отсутствия сальниковых уплотнений. Кроме того, в устройстве регулирования плотности нейтронного потока нет насоса - источника паров масла, нет запорной арматуры,090168 . Ьтак как в процессе регулированиядавление газа.во всех частях устройства одинаково. Непрерывный законрегулирования, реализованный вописываемом устройстве, дает выигрышв точности, размер которого зависитот величины запаздывания на срабатывание запорной арматуры аналогичных устройств 11 и динамических10 характеристик регулируемой величины.К достоинствам устройства следует отнести простоту конструкции,технологичность, и доступность элементной базы.