CN107408415A - 用于向冷却剂喷射气体的方法与控制系统和核反应堆设施 - Google Patents

Abstract

公开了用于将气体导入至核反应堆设施的冷却剂中的方法和系统。该方法包括以下步骤：将待被导入到冷却剂中的气体从气体系统供给到冷却剂上方空间；将气体导入到冷却剂中；将气体从冷却剂上方空间去除到气体系统。技术效果：防止了被污染气体的重复使用。

Description

用于向冷却剂喷射气体的方法与控制系统和核反应堆设施

技术领域

本发明涉及核动力行业和核反应堆设施，更具体地涉及具有液体-金属冷却剂的核反应堆设施。同时，本发明也可以应用于各种非核反应堆设施。

背景技术

具有液体-金属冷却剂的核反应堆设施的一个关键问题是反应堆结构材料的腐蚀。为了防止腐蚀，使用用于形成保护性氧化物涂层的技术。反应堆结构材料如钢的耐腐蚀性取决于这些涂层的完整性。

应当指出，在非核反应堆设施和具有非液体-金属冷却剂的核反应堆设施两者中都可能发生提到的问题。尽管针对具有液体-金属冷却剂的核反应堆设施描述本发明，但本发明也可以兼顾用于非核反应堆设施和具有非液体-金属冷却剂的核反应堆设施中。

为了形成氧化物涂层，可以施用氧。专利RU2246561(公开于2005年2月20日)公开了用于通过将氧直接喷射到冷却剂中或向例如靠近冷却剂的气室中的冷却剂表面供给氧——在后一种情况下氧通过输注渗透冷却剂——来提高冷却剂中的氧浓度的方法。由于结构材料中的铁、铬和其它成分相比于冷却剂成分如铅和/或铋对氧具有更高的化学亲和力，所以呈冷却剂成分的氧化物的形式注入液体金属冷却剂中的氧将使结构材料的成分氧化并且在充足的氧浓度下将在反应堆壁的表面上形成保护性氧化物涂层。为了确保这种效果，冷却剂中的氧浓度应维持在取决于反应堆设计和结构材料以及冷却剂的类型和组分的指定限制内。

除氧气以外，可以将其它气体喷射到冷却剂中。这种方法的一个缺点在于向冷却剂中的气体喷射引起浮于冷却剂表面的气泡的形成并且来自这些气泡的气体进入冷却剂上方空间。在处于冷却剂中的同时，溶于冷却剂中的灰尘、固相微粒和成分可渗透气泡。因此，喷射到冷却剂中的气体在停留于冷却剂中并进入冷却剂上方空间之后被灰尘、固相微粒和成分污染。这种气体的重复使用、特别是其向冷却剂中的重新喷射引起冷却剂和反应堆设备的污染，并且因此引起设备故障以及设备和反应堆的总使用寿命的缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供用于向冷却剂和反应堆设施中喷射气体的方法和控制系统，所述方法和控制系统不存在本发明的背景技术所固有的缺陷。特别地，在提供气体重复利用的可能性的同时，有必要防止由于冷却剂上方空间中存在事先喷射到冷却剂中并且在其中被污染的气体和所述气体的重复利用所引起的反应堆冷却剂、容器和设备的污染。

本发明的目的通过使用向反应堆冷却剂中喷射气体的方法来实现。反应堆与气体系统连接并且包括用于将气体喷射到冷却剂中的装置，该装置部分地安装在冷却剂中且部分地安装在冷却剂上方空间中，并且适配为将气体从冷却剂上方空间供给到冷却剂。该气体系统与反应堆连接并且适配为将气体供给到冷却剂上方空间/从冷却剂上方空间去除。

该方法包括以下步骤：将待喷射到冷却剂中的气体从气体系统供给到冷却剂上方空间；通过维持气体压力高于用于将气体喷射到冷却剂中的装置中的冷却剂压力来将气体喷射到冷却剂中；将气体从冷却剂上方空间喷射到气体系统中。

在本发明的一个可能的实施例中，将气体从气体系统连续供给到冷却剂上方空间并且在向冷却剂中喷射气体期间将气体连续从冷却剂上方空间去除到气体系统。在本发明的另一可能的实施例中，向冷却剂中喷射气体的时间不长于喷射到冷却剂中的气体到达冷却剂表面所需的时间。

优选地将从冷却剂上方空间去除到气体系统的气体进行过滤并重新喷射到冷却剂上方空间中。在一些实施例中，通过增大冷却剂附近空间中的气体压力来维持用于向冷却剂中喷射气体的装置中的气体压力高于冷却剂压力。在另一些实施例中，通过使用于向冷却剂中喷射气体的装置的至少一部分旋转来局部降低用于喷射的装置附近的冷却剂压力，从而维持用于向冷却剂中喷射气体的装置中的气体压力高于冷却剂压力。

本发明的目的还通过使用用于向反应堆冷却剂中喷射气体的控制系统来实现。反应堆与气体系统连接并且包括用于将气体喷射到冷却剂中的装置，该装置部分地安装在冷却剂中且部分地安装在冷却剂上方空间中，并且适配为将气体从冷却剂上方空间供给到冷却剂。该气体系统与反应堆连接并且适配为将气体供给到确保的冷却剂上方空间/从冷却剂上方空间去除。

控制系统包括以下：气体系统的控制模块，其适配为控制气体系统，从而确保向反应堆的冷却剂上方空间供给气体并且确保从反应堆的冷却剂上方空间去除气体；和用于向冷却剂中喷射气体的装置的控制模块，其适配为控制用于向冷却剂中喷射气体的装置，从而确保从冷却剂上方空间向冷却剂中喷射气体。

在一些实施例中，气体系统的控制模块可适配为确保连续向冷却剂上方空间供给气体和/或连续从冷却剂上方空间去除气体。在另一些实施例中，该系统可包括计时器，并且用于向冷却剂中喷射气体的装置的控制模块可适配为确保向冷却剂中喷射气体的时间不长于喷射到冷却剂中的气体到达冷却剂表面所需的时间。

本发明的目的还通过使用核反应堆设施来实现，所述核反应堆设施包括：反应堆；位于反应堆中的冷却剂；气体系统，其与反应堆连接并且适配为向冷却剂上方空间供给气体/从冷却剂上方空间去除气体；和用于向冷却剂中喷射气体的装置，该装置部分地安装在冷却剂中且部分地安装在冷却剂上方空间中并且适配为将气体从冷却剂上方空间供给到冷却剂。气体系统和用于向冷却剂中喷射气体的装置适配为按照任何上述实施例的方法和/或在任何上述实施例的系统的控制下工作。

在该优选实施例中，气体系统包括连接在环路中的管道、气体过滤器和泵，所述环路的起始端适配为从反应堆的冷却剂上方空间接收气体，并且所述环路的末端适配为向反应堆的冷却剂上方空间供给气体。

本发明提供了用于控制向冷却剂和反应堆设施中喷射气体的方法和设备(系统)，所述方法和设备不存在本发明的背景技术所固有的缺陷。实现了诸如防止反应堆冷却剂、容器和设备被污染的技术效果。特别地，通过冷却剂上方空间的通风来确保从该空间去除冷却剂中的被污染的气体，这能够提高安全性、可靠性并且延长了反应堆设施的使用寿命。

附图说明

图1示出根据本发明的反应堆设施的示意图。

图2示出气体系统的一个可能的实施例。

图3示出扩散器的一个实施例。

图4示出用于向冷却剂中喷射气体的方法的框图的一个实施例。

具体实施方式

本发明适用于反应堆设施(例如，核反应堆设施)，根据图1中的例子之一，该反应堆设施包括反应堆101，该反应堆101包括冷却剂104，并且借助于分别配备有隔离阀109和115的管道108和114与气体系统连接。此外，反应堆还可包括具有推进螺旋桨111的循环泵110、具有动力的扩散器112和控制终端113。

反应堆101是一槽，其壁102由具有充分的机械、热、辐射和反应堆设施的安全运行所需的其它类型的耐久性的结构材料如钢制成。由于反应堆101的芯部103包含在放射性裂变的过程中释放能量的放射性物质，因此反应堆设施的安全运行尤其重要。至少一定量的这种以热的形式存在的能量传递到位于反应堆中并与芯部接触的冷却剂104(即，放射性物质主要位于冷却剂中)，并且进一步输送到热交换器107，在此热能被传递给与放射气源相距一定距离的其它材料(例如，水、蒸汽和其它吸热材料)。在本发明的一些实施例中，热交换器可以是设计成产生可以用于加热其它介质或启动涡轮机的蒸汽的蒸汽发生器。在热交换器107的下游，热能在没有放射污染的危险的情况下经反应堆外部的公用事业设备传递，放射污染因此集中在反应堆内。关于这一点，由于周围区域的放射污染的剧烈、不希望和长期的影响，特别强调反应堆的强度和安全运行。优选使冷却剂在反应堆101中在覆盖芯部和热交换器的回路中循环，以长期并有效地将热从芯部103传递到反应堆的热交换器107。为了确保循环，优选地使用具有推进螺旋桨的泵110。

长期保持反应堆101的强度的重要因素之一是防止反应堆壁102、其加固件、固定装置、增强元件和其它元件的结构材料的腐蚀或将腐蚀减轻至可接受的水平。当使用由液态金属如钠、锂、铅、铋等组成的冷却剂用作冷却剂104时，也必须考虑上述因素。重金属(铅、铋)由于它们特别是在低火灾隐患方面的高安全性而优于轻质金属。

此外，由重金属制成的冷却剂具有诸如其特性在进水的情况下稳定的优点。当然，这种冷却剂的物理和化学性质在进水的情况下将改变，但这些变化将是不明显的并且允许进一步运行。这就以下设备可能的事故或泄漏而言对于提高反应堆设施的安全性是有用的：在该设备中存在水或水以液体形式或蒸汽形式流动，该设备例如为热交换器或蒸汽发生器。即使热交换器或蒸汽发生器发生故障(发生泄漏)，反应堆设施也可以运行，直到故障(泄漏)的设备被修复或更换为止，这是因为由重金属制成的冷却剂的物理和化学性质对液态或气态水的喷射的依赖性不明显(不关键)，因而允许这种运行模式。

为了减轻对反应堆的结构材料的腐蚀作用，被认为有利的是例如通过将氧供应到冷却剂表面(氧随后被输注到冷却剂中)或冷却剂中，来在冷却剂与结构材料之间的边界上形成氧化物涂层；此后氧可以借助冷却剂朝向反应堆壁转移，在此氧可以与结构材料(例如，钢)反应并且在结构材料的表面上形成氧化物涂层形式的氧化物。这种防腐蚀保护的另一优点是由于氧化物的低热导率而引起的冷却剂与反应堆壁之间的热交换速率的降低。向冷却剂中喷射氧和氧浓度的提高可以借助于将氧气或含氧气体从气体系统供给到反应堆中的冷却剂附近空间和/或将它们喷射到冷却剂中来提供。

如果冷却剂中的氧浓度值过高，则可能导致结构材料的与氧相关的腐蚀，该腐蚀引起反应堆工作周期的缩短、冷却剂泄漏风险的形成、冷却剂中的固相沉积物的过量累积等。为了降低可以例如由反应堆减压和大气渗透到其中或定期维护(其造成冷却剂中的氧浓度的过度上升)引起的冷却剂中的过量氧浓度，或者为了确保冷却剂得以净化，允许使用氢气或含氢气体来供给到冷却剂附近空间或喷射到冷却剂中。当将氢气喷射到冷却剂中时，冷却剂中的氧浓度由于氢与冷却剂中的氧的相互作用和/或冷却剂成分中的氧化物的还原而降低。降低冷却剂中的过量氧浓度是对反应堆安全而言很重要的过程，这是因为极高的氧浓度会带来反应堆壁的氧腐蚀的隐患。

氧或氢可以在纯态下喷射，或者作为气体混合物喷射，例如混有惰性气体、中性气体、水蒸气或其它气体的混合物。此外，在一些情况下，需要喷射不包含氧或氢而是例如仅由惰性气体组成的气体(例如，为了反应堆内表面的浮选清洁)。

可以将三级回路用于向冷却剂中喷射气体。在第一级，可以借助于气体系统向冷却剂附近空间中喷射氧或氢(或其它气体)，所述气体系统是反应堆设施的一部分，具有经由管108通向反应堆101的冷却剂104上方空间106的出口。冷却剂104仅占据反应堆槽的一部分以降低由于冷却剂在加热期间的热膨胀而引起的反应堆减压的隐患。反应堆槽的位于冷却剂104的表面105(“液面”)上方的上部106通常充填有惰性气体(He、Ne、Ar)或惰性气体的混合物以防止腐蚀和不希望的化学反应。为了向反应堆供给气体(供给到冷却剂附近空间中，如图1所示)，气体系统存在管道108。此外，气体系统包含用于将气体从反应堆输出到气体系统中的管道114，该管道114配备有呼吸器115。管道(管线)108和114的用途是将气体供给到反应堆中或从反应堆输出气体(可互换)。此外，反应堆设施可设置有用于供给/输出来自反应堆的气体的其它管道(管线)。

在图2中详细示出的气体系统可以包括管线(管道)108、114、216和其它混合器/分配器、隔离阀109、114、211-215(呼吸器、阀等)、过滤器204、泵202和203以及通常用于气体系统中并且从本发明的背景技术得知的图2中未示出的其它设备。气体系统可以与气源201或各种气体源连接或者包括它们，并且可以借助于混合器执行气体混合和/或借助于分配器分配气体或气体混合物，所述分配器的功能可以由混合器自身履行。通过隔离阀211控制从气源到气体系统的气体供给。

用于向反应堆供给或用于气体系统中的气体源可以以用于气体产生和净化的设施——例如用于将水电解成氧和氢的设施——为代表。包含压缩气体的气体主管线或气缸或缸系统也可以是气源。气体供给可以借助于气缸内部的高压或通过设置用于从储存有气体的容器供给气体的泵执行。图2概略地示出容纳高压、高纯度气体的气缸201。在气源的出口或它们的内部可以设置有气体过滤器，用于从气体净化掉各种尺寸的微粒，在没有过滤器的情况下所述微粒将损坏气体系统和/或反应堆，并且导致气体和/或冷却剂污染。

为了控制气体运动通过管道、管线、混合器/分配器和气体系统的不同设备，存在隔离阀109、115、211-215。隔离阀可以通过呼吸器、阀、开关、塞子、闸阀、关闭装置和可以用于流体/气体流量控制的其它类型的设备来呈现。隔离阀主要适配为例如借助于电动、液压、杆驱动装置和其它类型的驱动装置来提供远程控制。远程控制确保执行反应堆维修、定期维护或操作的人员的安全。此外，远程控制允许从一个地点——例如从面板——控制大量隔离阀，从而允许监视整体状况并且更快地响应变化状态，从而可以实施需要执行复杂的运转模式序列的运转范围，并且总体上提高反应堆安全性。

混合器/分配器呈现为若干管道/管线的连接件，可以经由所述若干管道/管线供给各种气体以进行混合和/或将各种气体分配到各种管道/管线和各种设备中。例如，混合器/分配器可以通过图2所示的在阀109、211、212之间或阀213、214与过滤器204之间通过的管道连接件来表示。混合可以由于气体的高扩散性和彼此渗透与混合的能力而直接在管道/管线连接处执行或在与管道/管线连接的特别用于混合的容器中执行。气体混合物可以通过一个或多个管道/管线输送，即，输送到一个目的点或分配到若干目的点。此外，同一气体可以从一个或若干管线被引导并供给到若干管线，从而将气体输送给有关的消耗者或目的点——在这种情况下气体被分配。在一些情况下，混合器/分配器可以在共用管道/管线的模式下运行，其中气体供给到一个管道并且从另一管道去除。

借助于隔离阀来控制气体系统的运行模式，所述隔离阀的状态(打开/关闭、流量等)决定气体流动的方向。例如，为了将气体从气源201供给到管道108，并且因此利用穿过反应堆的壁102而通向冷却剂上方空间的出口供给到冷却剂上方空间106中，打开呼吸器211和109，并且必须关闭呼吸器212。

在不可能从冷却剂上方空间去除气体的情况下，即，如果呼吸器115关闭或呼吸器213和214关闭，则气体被输送到反应堆的冷却剂上方空间直至其压力与气源中的气体压力相等或者其压力与可以通过压力泵(如果这种压力泵用于向反应堆供给气体的话)形成的压力相等。

或者，如果可以从冷却剂上方空间去除气体，即，如果呼吸器115、214和215打开，并且呼吸器212和213关闭，则借助于管道108从气源201供给到反应堆的冷却剂上方空间中的气体将从冷却剂上方空间经管道114被去除到气体系统中。然后，气体将经过过滤器204，被净化掉污染物，并且将经管道216被去除到大气或用于储存的空间(例如，废气存储器)中。在这种情况下，将执行冷却剂上方空间的通风。

冷却剂上方空间通风也可以在不从气源201供给气体的情况下进行。包含过滤器204和泵202的气体系统环路可以用于此目的。为了在气体系统中设置环路，有必要打开呼吸器109、115、212和213，并且关闭呼吸器211和214。当启动(打开)泵202时，气体系统环路经管道114从冷却剂上方空间106吸入气体，气体经过过滤器204和泵202并且经管道108重新供给到空间106。如果泵202能够沿反方向供给气体，则气体将经管道105从空间106被去除，并且经管道114重新进入空间106。然而，在这种情况下，有可能使泵202被小微粒、悬浮物质和/或灰尘污染，因为气体过滤在气体经过泵之后进行。因此，空间106和气体环路中的气体循环布置结构的优选选择是气体首先经过过滤器204然后经过泵202的选择，因为在这种情况下泵污染的风险降低且其使用寿命延长而不需要修理。具有这种构型的空间和气体环路中的气体循环允许利用过滤器204过滤空间106中的气体并且确保所需的纯净程度。从而，利用纯气体使冷却剂上方空间通气而不消耗来自外部气源的气体。

过滤器204是允许吸入与截取灰尘、固相和/或液态和/或凝胶状微粒和其它气体污染杂质的装置。过滤器可包含确保杂质的截取的纤维材料，例如玻璃纤维、纤维毡等。也可以使用各种筛网、纱布等。此外，过滤器可包括、联接或被设计为例如形式为旋风过滤器的离心式或重力式除尘装置。此外，该过滤器可包括、联接或被设计为冷却器，所述冷却器允许借助于蒸汽流冷却与转变为水来对蒸汽流进行净化，同时将净化后的气体从过滤器去除。

在一些构型中，可存在上述冷却剂通风的情况，其中，借助于安放在排出管道(优选地在过滤器的下游)中的泵将气体从冷却剂上方空间去除并且排出到大气或废气存储器或处理设备。在图2中，经管道114和过滤器204从空间106去除气体并且将其供给到排出管道的泵203可以被用作这种设备。为了提供这种构型，要求呼吸器115、214和215打开，并且呼吸器213关闭。在这种情况下，不需要借助于任何气体源向冷却剂上方空间供给任何气体。提供进气管与气体存储器或大气的连接即可，并且借助于例如通过输出泵形成的冷却剂上方空间中的气体稀薄化(减压)，将来自存储器的气体吸入冷却剂上方空间中(优选地经过过滤器)。在图2所示的气体系统中，不存在这样的管道：所述管道允许不借助于泵并且不利用高压气体源来与大气或气体存储器连接，而是与冷却剂上方空间连接，然而，在另一些实施例中，可以设置这些管道及其与大气或气体源的连接。

在气体系统的上述构型中，冷却剂上方空间通风以多种方式提供。首先，来自气体源的气体可以经供给管道或在泵压头下方供给到冷却剂上方空间，经过冷却剂上方空间并且被独立地输送到用于从该空间去除(气体)的管道。其次，气体可以借助于抽气泵经输出管道从该空间去除，从输入管道独立地流入空间中并且经冷却剂上方空间到达输出孔。第三，存在联合的形式，其中气体同时经供给管道供给到冷却剂上方空间(借助于泵和/或从气体源)并且借助于泵经输出管道从该空间去除。也存在这样的选择：其中与环路构型中的泵202相同的泵执行从该空间去除气体并且将气体再次供给到该空间。所有配置形式都能实现借助于气体向冷却剂上方空间中的供给和/或从冷却剂上方空间去除气体来对冷却剂上方空间进行通风。

在气体喷射到冷却剂上方空间中之后，实现了向冷却剂中喷射气体的第二阶段，该喷射是从冷却剂上方空间直接向冷却剂中喷射气体。为了将气体喷射到冷却剂中，反应堆配备有用于将气体喷射到冷却剂中的装置。该装置部分地安装在冷却剂中并且部分地安装在冷却剂上方空间中。该装置可以经由装置的借助通道互相连接的孔来将气体从冷却剂上方空间供给到冷却剂中。一个孔位于冷却剂上方空间中，另一个位于冷却剂中。在一个实施例中，该装置可以是具有通道的管，在所述通道的内部，在管的端部处将孔连接，其中一个端部位于冷却剂上方而另一端部位于冷却剂中。在另一实施例中，类似的管可以配备有将气体从冷却剂上方空间喷射到管内并由此喷射到冷却剂中的泵。用于将气体喷射到冷却剂中的装置可以采用扩散器的形式实施，以下进一步描述该扩散器的构型和操作原理，或者用于将气体喷射到冷却剂中的装置可以是能够将气体喷射到冷却剂中的这些或其它装置(以及不同装置)的组合。

气体可以例如以两种方式喷射到冷却剂中。第一种方式在于，在冷却剂上方空间中形成与冷却剂内部压力相比增大的压力(例如，当冷却剂上方空间中的气体未压在冷却剂的整个表面上时，和/或在冷却剂可以流入到于冷却剂上方中形成的没有增大的压力的空间的情况下)，该增大的压力可以致使气体强制渗透到具有比用于向冷却剂中喷射气体的装置更低的内部压力的冷却剂中。可以借助于位于该空间或位于利用气体系统管线与该空间连接的空间中的压力传感器，或者根据可以利用流量计确定的泵送到该气体空间的气体量来确定压力值。该方法的缺点在于用于向冷却剂中喷射气体的装置容易堵塞位于冷却剂中的输出孔(多个孔)，这是由于涂层和固相微粒的形成或者固相杂质的渗透、从冷却剂上方的气体进入用于向冷却剂中喷射气体的装置中的灰尘导致的。为了防止扩散器输出孔的堵塞，该孔主要形成于用于向冷却剂中喷射气体的装置的运动元件上。这些元件安装在冷却剂中，例如安装在在用于向冷却剂中喷射气体的装置的旋转元件的下端部上。

另一种方式在于，例如在用于向冷却剂中喷射气体的装置附近(气体与冷却剂夹带处)，在冷却剂中形成局部低压区。例如，该局部低压区可以借助于用于向冷却剂中喷射气体的装置的在冷却剂中旋转或运动的元件来实施。在一个实施例中，这可以借助于可具有叶片的扩散器的下部中的圆盘来实现。当旋转时，圆盘在离心力的作用下在冷却剂中形成低压区域。从冷却剂上方空间经纵向通道到达圆盘附近或圆盘中的下部孔的气体进入上述低压区域。由于用于向冷却剂中喷射气体的装置(例如，扩散器)——特别是圆盘——附近的冷却剂速度的梯度(即，当扩散器附近的冷却剂比在远离该扩散器的区域要运动得更快时)，呈气泡形式进入冷却剂的气体分裂为较小的气泡，由此形成气体-冷却剂的微细地分割的双成分悬浮物。由于用于向冷却剂中喷射气体的装置具有运动(旋转)元件，冷却剂在用于向冷却剂中喷射气体的装置的表面附近运动(流过所述表面)，这将固体微粒和氧化物涂层从用于向冷却剂中喷射气体的装置冲洗到冷却剂中，由此确保其自动的自我净化。该特性提高了用于向冷却剂中喷射气体的装置的使用寿命以及总体而言反应堆设施的使用寿命和运行安全。

在用于向冷却剂中喷射气体的本发明的各个实施例中，扩散器112安装为用于将气体从反应堆101中的冷却剂上方空间106喷射到冷却剂104中。为此目的，扩散器112部分地安装在冷却剂104中并且部分地安装在冷却剂104附近的空间中，包含氧或氢的气体可以从气体系统管线直接喷射到冷却剂中，但在这种情况下所述管线将浸入冷却剂中，这可能引起管线的堵塞，由此影响安全性并且降低反应堆设施的使用寿命。

扩散器112竖直地安装，在这种情况下扩散器112被设置在延长其使用寿命的位置，因为冷却剂和固相氧化物不会渗透到扩散器中(这将要求冷却剂和固相氧化物向上运动)或不会导致扩散器堵塞，这延长了扩散器的使用寿命。由于扩散器能够将气体从冷却剂附近空间供给到冷却剂，所以在特定示例中，经由位于冷却剂上方空间中的扩散器的上部中的孔夹带的气体向下经过扩散器中(例如，轴中)的通道并从其位于冷却剂中的下部离开(方向的称呼在扩散器的其它布局中相应地改变)。

在图3所示的实施例中，扩散器可以具有两个圆盘，其中一个圆盘旋转而另一个不旋转。这种组合在圆盘之间形成冷却剂的低压区域；气体可从轴或一个或两个圆盘中的孔到达该区域。由于可以设置足够小的圆盘间距，并且一个圆盘相对于另一个旋转，所以压力与两个圆盘都旋转的情况相比下降更快。结果，向冷却剂中喷射气体的效率提高并且气泡进一步变小，即气体在冷却剂中的溶解效率提高。

图3所示的固态电解质氧传感器包括以下主要元件：具有静止的上部圆盘的扩散器壳体301；与下部旋转圆盘303连接的中空轴302；将扩散器紧固在反应堆容器上的凸缘304；具有主动磁性半联接器306的电动机307，该主动磁性半联接器306借助从动磁性半联接器305将旋转传递到中空轴302。具有半联接器306的电动机307安装在反应堆壁102的外侧，并且半联接器305安装在反应堆壁102的内侧。

在图3所示的优选选择中，扩散器的上部圆盘(定子)与扩散器壳体301刚性连接。下部旋转圆盘303与旋转轴302连接。下部圆盘和轴是中空的，它们的腔互相连接。在上部中，轴腔经孔与气体回路连接。在形成间隙的下部圆盘的表面上冲压有直径较小的孔(至少12个孔)；这些孔位于周向上。上部圆盘也可以具有用于将液态金属注入圆盘之间的腔内的小孔。在上部中，旋转轴与借助于磁性半联接器305和306从变频器取电的密封电动机307的轴连接。

扩散器浸入冷却剂中，使得轴的上部中的孔在液面上方，并且上部和下部圆盘在液面下方。当密封电动机运行时，下部圆盘以预定的角速率旋转。由于冷却剂相对于下部圆盘的运动，在间隙中形成低压区域，该低压区域引起气体从下部圆盘的腔经其上部中的孔喷射到间隙中。由于冷却剂的速度梯度，间隙中的气泡破裂并且微细地分割的气体连同冷却剂一起从间隙到达冷却剂主流。

在扩散器的另一些实施例中，下部圆盘可以是静止的，而上部圆盘可以是旋转的圆盘。此外，将冷却剂附近空间和圆盘中的孔连接的腔可以设置在轴和壳体两者中。可以在旋转圆盘或静止圆盘(或两者)中形成孔。

如上所述，气体扩散器的操作原理基于液体中的气泡碎块以高速度梯度喷射到流中。由于施加至表面元件的Q力不规律，这种流中的大气泡分解为小气泡。在扩散器的优选选择中，在旋转圆盘与静止圆盘之间的间隙中形成气体扩散器中的液体的高流速梯度。气相扩散程度在所有其它条件相同的情况下取决于流中的速度梯度。通过减小圆盘之间的间隙或提高圆盘的相对运动的线性速度来增大速度梯度。

由于能够控制气体系统运行(其中可以将大部分气体喷射到冷却剂附近空间中和/或在冷却剂附近空间中形成升高的压力)和能够控制扩散器运行(其中在被动状态下(在圆盘不旋转的情况下)不将气体从冷却剂上方空间喷射至冷却剂，并且在主动状态下(在圆盘旋转的情况下)将含氧气体从冷却剂上方空间喷射至冷却剂)，因而可以调整气体向冷却剂中的喷射，并且气体向冷却剂的喷射速率(效率)可取决于圆盘旋转速度。具有旋转圆盘的扩散器的应用更合理，因为它不需要形成增大的压力以从冷却剂附近空间向冷却剂喷射气体，而是致动(启动)扩散器即可，这简化了控制系统运行并由此提高了其可靠性。

为了致动(“启动”)扩散器，需要使轴和圆盘(或轴中的一个和圆盘中的一个)旋转。这可以利用例如电动机来完成。为了降低冷却剂的高温和蒸气对电动机的破坏作用并因此延长其使用寿命，电动机应当位于反应堆的外部(尽管在一些实施例中它可以位于内部)。为了使扩散器部件旋转，轴可以从电动机穿过反应堆壁。为此目的，该壁应当具有一开口。然而，为了提高反应堆结构强度并由此提高其运行安全性，优选的实施例允许利用磁性联接器将运动从电动机传递到扩散器元件，所述磁性联接器的部件彼此相对地安装在反应堆壁的不同侧。由磁性半联接器形成的磁场可以将旋转力传递到位于反应堆壁的另一侧的另一半联接器，由此致动扩散器。如果扩散器电机位于反应堆的外部，则可以通过图1所示的电线(电缆)113来控制该电机，所述电线113设计用于通过供给或不供给电压或改变电压参数来向电动机供给电力。

在本发明中，借助于电动机致动扩散器被认定为是扩散器的“启动”，并且电动机在扩散器停止运行时的关停被认定为是扩散器的“停闭”。可以采用不同方式控制电动机的转速：以二进制方式(切断/接通)，以不同转速，或可以设定指定范围内的任意转速。因此，转速越高，溶解在冷却剂中的气体(包括氧)越多并且形成的气泡越小。

如上所述，即使在冷却剂上方空间中形成增大的气体压力并且扩散器未启动的情况下，也可以将气体(包括含氧气体)喷射到冷却剂中。但在这种情况下，扩散器的输出孔(多个孔)会被堵塞。因此，为了提高可靠性并且延长反应堆设备的使用寿命(这带来了反应堆设施的安全性和使用寿命的提高)，当应用这种向冷却剂中供给气体的方法(由于冷却剂附近空间中的气体的增大的压力)时，用于向冷却剂中喷射气体的装置应当在任何情况下启动，以使得冷却剂在浸于冷却剂中的下端部处的输出孔(多个孔)周围流动，这防止了氧化物、沉积物、膜等在其中/其上的积聚。

此外，以如下方式执行对气体压力的精确控制是不希望出现的：气体即使在用于向冷却剂中喷射气体的装置未启动的状态也经由所述装置渗透到冷却剂中，因为会形成大尺寸气泡，这种大尺寸气泡例如会使反应堆的内表面的浮选清洁低效，并且由于气体系统中的较低的压力控制精度而提供比扩散器转速的控制要低得多的冷却剂中的气体浓度(例如氧或氢)精度，以及由此扩散器的旋转端部(圆盘)附近的冷却剂中的压力的局部降低；因此，优选利用启动的扩散器来执行向冷却剂中喷射气体。

在气体以气泡形式喷射到冷却剂中之后，气体将尝试上浮至表面，因为气体的密度比冷却剂的密度低得多。冷却剂是气泡可以在其中运动的液体(一般而言，本发明不仅可以用于向冷却剂喷射空气，而且可以用于向任何其它液体喷射空气)。根据阿基米德原理，气泡将向上流动，即浮现。

在冷却剂在反应堆中循环(即，冷却剂例如通过诸如泵110的循环泵的作用而在封闭回路中运动)并且冷却剂速率高于冷却剂中的其中一个气泡的速率的情况下，气泡可能被冷却剂夹带，运动经过整个回路，并且仅在包含漂浮的气泡的冷却剂的体积靠近反应堆中的冷却剂的表面(即，冷却剂上方空间中的两种介质：冷却剂104和气体106的分离表面105)时或当循环停止时才上浮至冷却剂的表面。

在两种情况下，当气体在冷却剂中运动时，这种气泡流从反应堆壁的表面清洁掉沉积物、固相微粒、灰尘等。此类沉积物、固相微粒和灰尘积聚在气泡中并且最终从冷却剂上方空间中它们进入气体之处上升至冷却剂的表面。这种效应可以用于对暴露于冷却剂下的反应堆结构进行浮选清洁(在这种情况下，可以喷射惰性气体、水蒸气或气体混合物，例如惰性气体与氢和水蒸气的混合物)。由于上述现象，当气泡形式的气体在一定时间段(该时间段由气泡的上升速率和它们在冷却剂中的循环时间限定)之后喷射到冷却剂中时，充填有上述污染物(这些污染物不仅可从反应堆壁而且可从冷却剂自身渗透气泡)的这些气泡上浮至冷却剂的表面，并且冷却剂上方空间中的气体被灰尘、固相微粒等污染。

同时，可继续向冷却剂中喷射气体。随着冷却剂上方空间中的气体被污染，向冷却剂喷射被污染气体，并且因此冷却剂未被清洁并且污染物可能再次沉积在反应堆的壁和结构上。除此之外，由于用于向冷却剂中喷射气体的装置具有用于向冷却剂中喷射气体的通道，因此流经该通道的被污染气体可能引起装置的堵塞和其效率(容量)的损失。此外，由于很有可能在用于向冷却剂中喷射气体的装置的输出处——也就是说装置的浸于冷却剂中的端部处的孔附近——形成沉积物和堵塞，被污染气体提高了这种概率和污染输出孔的趋势。在使用具有相对于彼此旋转的两个圆盘的扩散器作为用于向冷却剂中喷射气体的装置的情况下，圆盘之间的空间也可能被污染，从而减小扩散器的容量并且在极端情况下可能导致它停止工作和/或堵塞输出孔。

所有这些都表明必须避免将被污染气体喷射到冷却剂中。为此目的，在将气体喷射到冷却剂之后的第三阶段，将被污染气体从冷却剂上方空间去除。气体去除可以例如借助于经输出管道从反应堆去除气体的排气泵来执行(通常在泵的前方安装有过滤器，从而允许过滤气体中的污染物并且防止泵污染，这种污染可能导致它停止工作或降低它的性能)。在入口管道打开的情况下，气体将同时供给(喷射)到冷却剂上方空间。该气体可以是来自大气或纯气体存储器的净化气体，或从冷却剂上方空间被去除与过滤的相同气体。也可以通过向冷却剂上方空间供给纯气体来去除气体，这将迫使污染气体经通畅的输出管道排出。

由于第三阶段的可用性，将被污染气体从冷却剂上方空间去除并利用纯(净化)气体替换；因此，冷却剂被喷射以纯的未被污染气体，从而防止冷却剂特性的恶化和更换其的需要，通过从反应堆的壁去除污染物并阻止它们的起气源来保护反应堆的结构，从而防止用于向冷却剂中喷射气体的装置的污染和堵塞并且延长其寿命以及在不需要修理的情况下延长运行时间。

在出于防止向冷却剂中喷射被污染气体的目的而向冷却剂中喷射气体时，可以例如按照图4所示的方法来执行反应堆设施的运行，更具体地为其气体系统构件和用于向冷却剂中喷射气体的装置的运行。可以借助于单个控制装置或由若干模块组成的控制系统来执行气体供给控制。

在一个实施例中，用于向冷却剂中喷射气体的控制系统可包含用于控制气体系统的模块和用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块。用于控制气体系统的模块控制气体系统且特别是其设备、泵、阀等，以便向反应堆中的冷却剂上方空间提供气体供给或切断该供给的，并且确保能够从反应堆的冷却剂上方空间去除气体和停止气体的去除。本着此目的，用于控制气体系统的模块能够以使得气体系统的构型(例如按照参照图2的构型)提供气体的供给/去除或停止气体的供给/去除的方式来控制气体系统。用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块控制用于向冷却剂中喷射气体的装置以便确保从冷却剂上方空间向冷却剂供给气体或切断该供给。例如，扩散器以及参照图3的扩散器的启动和停闭方法可以用于此目的。

当使用图4所示的方法时，首先，在步骤401期间应当检查是否需要向冷却剂中喷射气体。如果不需要气体喷射，则继续待机模式并且定期重复步骤401的检查或等待指示需要向冷却剂中喷射气体的指令。步骤401可以由用于控制气体系统的模块和/或用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块或特定的一般控制模块来执行。

在这种情况下，如果在步骤401判定为需要向冷却剂中喷射气体，则在步骤402用于控制气体系统的模块和/或用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块可以检查气体是否被供给到冷却剂上方空间。如果气体未被供给，则用于控制气体系统的模块例如借助于向冷却剂上方空间供给气体的气体系统的构型(这些构型的例子参考图2描述)之一的布置结构在步骤403提供向冷却剂上方空间的气体供给。

如果在步骤402判定为冷却剂上方空间被供给了气体(也可以进行另外的检查以验证供给的气体与需要供给到冷却剂的气体的一致性)或在步骤403完成后，用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块执行启动用于向冷却剂中喷射气体的装置的步骤404。

紧接在步骤404的完成之后或在其执行的过程中，在步骤405启动对特定时间间隔进行计时的计时器。该计时器可以呈单独的模块的形式或作为其它模块的一部分被包括在控制系统中，例如被包括在用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块中。在通过计时器计时的时间段中，用于向冷却剂中喷射气体的装置继续向冷却剂中喷射气体。针对该计时器设定的时间间隔可以定义为气泡在它们被喷射至冷却剂后上浮至冷却剂的表面所需的时间。在冷却剂循环未进行的情况下，该时间可以相当短，并且定义为是用于向冷却剂中喷射气体的装置的用于向冷却剂中喷射气体的孔所位于的位置到冷却剂的表面的距离(深度)除以气泡的上升速率。在反应堆中存在例如由图1所示的循环泵110引起的冷却剂的循环并且所喷射的气体的气泡被冷却剂夹带(为此目的，例如，在图1中，扩散器112位于泵110附近，并且螺旋桨11旋转以使得冷却剂从螺旋桨向下运动)的情况下，气泡可在经过整个回路之后上浮至冷却剂的表面；在这种情况下，通过计时器设定的时间可以等于循环回路的长度或气泡在浮现之前的路径的长度除以冷却剂循环速率。

在通过计时器计时的该时间间隔期满时，用于控制向冷却剂中喷射气体的装置的模块可以以多种方式作出反应。在第一种情形中，该模块可以不论是否以纯气体对冷却剂上方空间进行通风都索性停止向冷却剂中喷射气体，以便防止被污染气体的喷射。在第二种情形中，在用于控制气体系统的模块使用纯气体对冷却剂上方空间提供不间断(连续)通风的情况下，可以听其自然并且继续向冷却剂中喷射气体；在这种情况下借助于用于向冷却剂中喷射气体的装置向冷却剂喷射的气体是纯的，并且能防止由于被污染气体所导致的损坏。在第三种情形中，用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块可以按照图4所示的方法行动，图4所示的方法是前两种方法的结合。

在步骤405通过计时器对设定时间的计时结束之后，在步骤406，用于控制向冷却剂中喷射气体的装置的模块可以检查气体是否被供给到冷却剂上方空间(是否进行了该冷却剂上方空间的通风)。如果要继续供给气体，则用于向冷却剂中喷射气体的装置可继续喷射气体并且用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块转入步骤405，即，再次对设定的时间间隔进行计时。在不供给气体的情况下，用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块在步骤407停闭用于向冷却剂中喷射气体的装置，并转入步骤401，并且再次使用相同方法。由于该方法的可重复性，可以确保该方法的重复和向冷却剂中的气体喷射的自动控制，这能够减少授权人员介入的需要，并且在一定程度上排除他们参与到反应堆设施运转控制中。

在图4所示的方法的实施例中，向冷却剂中不间断喷射气体的持续时间由向冷却剂上方空间的气体供给的持续时间限定。根据由用于控制气体系统的模块控制的气体供给模式，整个系统可以以两种模式运行。在用于控制气体系统的模块提供长时间的(超过在步骤405计时的时间间隔)向冷却剂上方空间不间断供给气体的情况下，按照图4所示的方法向冷却剂中喷射气体也不间断并且其持续时间将由从气体系统供给气体的持续时间限定，所述从气体系统供给气体的持续时间可以例如通过作为用于控制气体系统的模块的一部分的另一计时器设定，或者通过从其它装置或控制板发送的指令设定。在用于控制气体系统的模块提供短时间的(小于在步骤405计时的时间间隔)向冷却剂上方空间供给气体的情况下，如果在步骤407完成时按照图4所示的方法执行的单个循环之后仍需要向冷却剂喷射气体，则按照图4所示的方法向冷却剂中喷射气体将是单发的或不连续的(重复的)。

方法步骤优选地以示出和描述的顺序实施，但在一些实施例中，只要可能，各步骤可以按不同顺序或同时执行。

应当指出，用于控制气体系统的模块和用于控制用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块的运行之间的相互关系可与以上关于图4所示的方法的实施所述的相互关系不同。例如，向冷却剂上方空间供给气体和向冷却剂中喷射气体可共同地、同时或以一定时间差开始和结束。此外，在图4中提到向冷却剂上方空间供给气体的情况下以及在整体上描述本发明时，可视为相当于从冷却剂上方空间去除气体，或者相当于同时向冷却剂上方空间中喷射气体和从该空间去除气体，因为这些模式可以同时执行，前提是不需要例如冷却剂上方空间中的压力增大。主要判据是出于连续或在气体未被喷射到冷却剂中时使用纯气体挤出/更换被污染气体的目的而提供冷却剂上方空间的通风。

纯气体可以从气体源供给到冷却剂上方空间以便每次都是最新(第一次)供给的气体。在另一种情况下，当通过过滤从冷却剂上方空间去除的被污染气体来获得供给到冷却剂上方空间的纯气体时，可以进行气体循环。为此目的，可以采用形成包括过滤器和泵(参看上文)的环路的气体系统构型。

如果使用在冷却剂附近空间中(以及因此用于向冷却剂中喷射气体的装置中)形成超过冷却剂中的压力值的压力的方法来向冷却剂中喷射气体，则冷却剂上方的空间的通风以间歇模式或者以连续模式执行，其中，当在允许的时间间隔内通过增大的气体压力的作用向冷却剂中喷射气体之后，气体压力通过渗入排出管道中而下降并且冷却剂上方空间被通风时，以间歇模式执行；当为了维持冷却剂附近空间中增大的气体压力而以防止压力下降的速率从所述空间排出气体时，以连续模式执行。气体输出速率可以通过隔离阀孔口的尺寸或者例如通过对由过滤器或其它设备形成的气流的抵抗来进行控制。气体输出速率和冷却剂上方空间的通风可以由气体系统的状态(构型)或借助于例如流量计来确定。

控制气体系统和用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块之间可以交换信息，例如采用二进制形式来告知例如气体被供给或未被供给或者需要停止气体喷射，或可以开始气体供给(在一些情况下，可以给出直接停止气体供给或调整电力的供给或向由另一模块控制的设备发送控制信号的信号)。在另一实施例中，各模块可以交换与设备运行模式和气体系统状态、运行模式和参数的切换以及气体系统运行和状态的改变有关的信息，例如与装置启动或停闭或隔离阀以特定速率打开或关闭有关的信息，所述特定速率可以确定为瞬时值或针对特定、单个、部分或全部时间间隔的变化值。在一些实施例中，控制气体系统和用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块可以直接从由相邻模块(特别是分别控制用于向冷却剂中喷射气体的装置和气体系统的模块)控制的设备或阀或从控制该设备或阀的驱动器或驱动装置或卡获得与所述设备或阀的启动或停闭(或启动程度)有关的信息。因此，例如，控制气体系统和用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块可以直接从扩散器和/或气体系统设备(电气源端子或传感器)和/或从指定设备的板/驱动器/控制卡以及从控制用于向冷却剂中喷射气体的装置和控制该设备的气体系统的模块的输出部接收和/或交换与扩散器状态(启动、停闭和/或启动程度)有关的信息和/或与控制或诊断气体系统的设备如传感器、隔离阀(阀、呼吸器等)、泵等的状态(该设备的状态可以表达为关闭/打开位置、容量、流量、启动/停闭状态和/或启动程度)有关的信息。

在一些实施例中，控制气体系统和用于向冷却剂喷射气体的装置的模块可以给出表明有必要执行根据本发明的某些需要的操作的光、声音或另一指示的信号。这种指示可以被监视和控制反应堆设施的人员感知，并且该人员可以例如基于在感知这种指示之后做出的决定来实施设备和/或阀的启动/停闭或向控制气体系统和用于向冷却剂中喷射气体的装置的模块发出与设备和/或阀的启动/停止有关的指令。

控制系统可包括警报信号模块，该警报信号模块设计成，如果当前模式下的运行可能引起设备和冷却剂污染，则形成告知需要停闭扩散器和/或终止气体供给和/或向冷却剂上方空间的气体供给/从冷却剂上方空间的气体去除的警报信号。

根据本发明的控制装置(控制系统)的结构可具有可以是借助于增加、排除或替换而获得替代方案的其它构型。图4所示的控制方法的框图以及图1-3中的反应堆设施、设备和装置的实施方案的例子仅出于说明的目的给出，并且不限制在权利要求中限定的本发明的保护范围。以单数表示的任何动作、目的、模块、元件、设备和其它属性也可以视为其在设施或方法中存在多个的情况下使用，并且相反而言，如果指出了多个，一个目的或动作对于这种属性的使用而言也可以是充分的。

控制系统可以是自动的，即，所述系统可以基于由系统接收和处理的数据独立地做出与实施所有决定。这种向冷却剂中喷射气体的自动方法的优点在于可以消除授权人员参与反应堆设施控制的必要性。然而，它可能引起反应堆设施工作状况由于控制循环在无限制的正反馈的情况下闭合而超过容许极限的风险，其中对控制参数的不希望偏差的尝试引起该参数在不希望方向上的更大偏差(这可能由于处理算法的缺陷和设备故障而导致)。

在另一实施例中，向冷却剂中喷射气体的控制系统可以由参与数据处理和/或做出决策的人员实施。该选择需要高素质专业人员的参与。这将确保考虑到所有可能的参数，并且排除了反应堆设施切换到危险或临界运行模式，因为人与自动装置相反能适应性地推测当前状况，并且在考虑到安全和长期运行问题的情况下改变行动计划。

为了使人员能够接收数据并与控制系统交互，反应堆设施可具有配备了指示装置如指示灯(灯面板、显示器、信息板等)、音频指示器(扬声器、蜂鸣器、警报系统等)和其它指示器如触摸显示器的控制板。此外，该控制板可以配备有用于请求必要的信息、测试和控制指令的输入的输入装置。输入装置可以是按钮、拨动开关、杆、键盘、传感器、触摸板、轨迹球、鼠标、传感器面板和现有技术中公知的其它输入装置。考虑到信息设备的多样性，控制板可以扩展以便人员更方便地使用该板。该设备可包括转椅，所述转椅除了操作舒适性以外还确保了能够快速与容易地到达控制板的偏远部分并且操作人员可以由于椅子滚轮的渐进运动而容易地离开当前位置并快速到达期望位置。

然而，应当指出，控制系统的两个实施例(即，自动实施例和涉及到人员的实施例)具有某些缺点。手动控制可具有诸如与反应堆设施的要求相比数据处理和人员做出决策的速度较慢的缺点。另一方面，全自动控制系统在数据处理的失效或不完整算法的情况下可能不安全。因此，可实施控制系统的组合实施例，即，数据处理和控制以自动模式进行，但数据利用指示装置显示，并且如果任何参数超过容许极限(或接近容许极限)或在任何必要情况下，授权人员可以调节自动控制系统的操作或对其进行手动控制。

该控制系统的模块可以基于分散的电子元件、集成微电路、处理器、组件、机架等在硬件中实施。该控制系统可以是模拟的、数字的，或者是模拟与数字的组合。与位于反应堆中或控制板中的设备电连接并且控制其操作或处理数据的模块可包括电压、电流、频率、模拟信号向数字信号以及反之的转换器、驱动器、电流或电压气源和控制元件。所有这些元件和模块都位于一个或多个安装板上，可以共用一个板或构件或相应地分离，或可以在不使用安装板的情况下实施和安装。

控制系统模块也可以在软件中实施。为此目的，可以使用具有可编程逻辑的集成微电路、控制器、处理器和计算机作为硬件；而软件将包括具有借助于所指出的与反应堆装置和设备连接的微电路、控制器、处理器、计算机等执行的指令和代码的程序。程序应当存储在可采用现有技术中公知的各种形式实施并且可以是由计算机读取的数据载体的存储单元中，所述存储单元为：只读存储器、硬盘驱动器和软盘、闪存驱动器、光盘、帧存储器等。程序可整体或部分包括用于实施根据本发明的方法和算法的代码或指令链。微电路、控制器、处理器和计算机可以与可分开定位或被包括在控制板中的输入/输出装置连接。控制系统的单独模块可以是软件模块或组合到一个或多个程序以及一个或多个软件包或元件中。

控制系统及其模块可作为硬件和软件两者实施，即，一部分模块或全部模块可以在硬件中实施，而一部分模块或控制装置可以作为软件实施。在该优选实施例中，反应堆设备的控制模块(气体系统、用于向冷却剂中喷射气体的装置)和用于传感器的变换的模块可以在软件中实施，而用于处理数据和指令、信息显示和处理参数(例如阈值和容许值)的控制的模块可以基于计算机、处理器或控制器作为软件实施。另外，可以生产专用微电路。这些电路应当包含所有具有要下载到这些电路中的数据处理程序或参数的必要硬件元件。

在优选实施例中，所有电子和其它元件和构件应当制成耐辐射的，以允许整体上作为可以是电离辐射气源的核反应堆设施的一部分的构件的操作和系统的可操作性，并且甚至在意外状况下也保留反应堆运行控制的能力并防止可能的不利影响，由此确保提高的安全性和较长使用寿命。

Claims (11)

1.一种向反应堆的冷却剂中喷射气体的方法，所述反应堆与气体系统连接并且包括用于向冷却剂中喷射气体的装置，所述用于向冷却剂中喷射气体的装置部分地安装在冷却剂中并且部分地安装在冷却剂上方空间中，并且适配为从所述冷却剂上方空间向冷却剂供给气体，而所述气体系统与所述反应堆连接以便能向所述冷却剂上方空间供给气体/从所述冷却剂上方空间去除气体，所述方法包括以下步骤：

-将待喷射到冷却剂中的气体从所述气体系统供给到所述冷却剂上方空间；

-通过维持气体压力高于所述用于向冷却剂中喷射气体的装置中的冷却剂压力来向冷却剂中喷射气体；

-从所述冷却剂上方空间向所述气体系统中喷射气体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将气体从所述气体系统连续供给到所述冷却剂上方空间和/或在向冷却剂中喷射气体期间连续地将气体从所述冷却剂上方空间去除到所述气体系统。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向冷却剂喷射气体的时间不长于喷射到冷却剂中的气体到达冷却剂表面所需的时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将从所述冷却剂上方空间去除到所述气体系统的气体进行过滤并重新喷射到所述冷却剂上方空间中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过增大冷却剂附近空间中的气体压力来维持所述用于向冷却剂中喷射气体的装置中的气体压力高于冷却剂压力。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使所述用于向冷却剂中喷射气体的装置的至少一部分旋转来局部降低所述用于喷射的装置附近的冷却剂压力，从而维持所述用于向冷却剂中喷射气体的装置中的气体压力高于冷却剂压力。

7.一种向反应堆的冷却剂中喷射气体的控制系统，所述反应堆与气体系统连接并且包括用于向冷却剂中喷射气体的装置，所述用于向冷却剂中喷射气体的装置部分地安装在冷却剂中并且部分地安装在冷却剂上方空间中，并且适配为从所述冷却剂上方空间向冷却剂供给气体，而所述气体系统与所述反应堆连接以便能向所述冷却剂上方空间供给气体/从所述冷却剂上方空间去除气体，所述控制系统包括：

所述气体系统的控制模块，其适配为控制所述气体系统，以确保向所述反应堆的冷却剂上方空间供给气体并且确保从所述反应堆的冷却剂上方空间去除气体；和

所述用于向冷却剂中喷射气体的装置的控制模块，其适配为控制所述用于向冷却剂中喷射气体的装置并且确保从所述冷却剂上方空间向冷却剂中喷射气体。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述气体系统的控制模块适配为确保连续向所述冷却剂上方空间供给气体和/或连续从所述冷却剂上方空间去除气体。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统包括计时器，并且所述用于向冷却剂中喷射气体的装置的控制模块适配为确保向冷却剂中喷射气体的时间不长于喷射到冷却剂中的气体到达冷却剂表面所需的时间。

10.一种核反应堆设施，包括：

反应堆，

所述反应堆中的冷却剂，

气体系统，所述气体系统与所述反应堆连接并且适配为将气体供给到所述冷却剂上方空间/从所述冷却剂上方空间去除，

用于将气体喷射到冷却剂中的装置，所述用于将气体喷射到冷却剂中的装置部分地安装在冷却剂中且部分地安装在所述冷却剂上方空间中并且适配为将气体从所述冷却剂上方空间供给到冷却剂，

并且，所述气体系统和所述用于向冷却剂中喷射气体的装置适配为按照根据权利要求1至6中任一项所述的方法和/或在根据权利要求7至9中任一项所述的系统的控制下工作。

11.根据权利要求10所述的设施，其特征在于，所述气体系统包括连接至环路的管道、气体过滤器和泵，所述环路的起始端适配为从所述反应堆的冷却剂上方空间接收气体，并且所述环路的末端适配为向所述反应堆的冷却剂上方空间供给气体。