RU2188468C1 - Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor - Google Patents

Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2188468C1
RU2188468C1 RU2001129250/06A RU2001129250A RU2188468C1 RU 2188468 C1 RU2188468 C1 RU 2188468C1 RU 2001129250/06 A RU2001129250/06 A RU 2001129250/06A RU 2001129250 A RU2001129250 A RU 2001129250A RU 2188468 C1 RU2188468 C1 RU 2188468C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutron
absorbing material
channel
sleeve
regulatory body
Prior art date
Application number
RU2001129250/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.И. Миронов
Д.И. Молчанов
И.Н. Демин
М.Ю. Кудрявцев
О.П. Мельников
К.В. Петрочук
М.И. Рождественский
Ю.М. Черкашов
Original Assignee
Государственное предприятие "Московский завод полиметаллов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие "Московский завод полиметаллов" filed Critical Государственное предприятие "Московский завод полиметаллов"
Priority to RU2001129250/06A priority Critical patent/RU2188468C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2188468C1 publication Critical patent/RU2188468C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering; reactor control and protection systems. SUBSTANCE: control element has sections with neutron absorbing material-hanger-mounted in cooled channel wherein they are free to move along this channel. It is provided with sleeve incorporating individual channels equally spaced from sleeve axis and used to hold sections with neutron absorbing material. Each neutron-absorbing section is joined with hanger. Sleeve outer diameter d is chosen between 0.937D and 0.976D, where D is inner diameter of cooled channel. Control element is easily entered into reactor core throughout its entire length and in case of emergency it takes short time to do so. EFFECT: reduced load on drive, eliminated points of detonating mixture concentration. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к системам управления и защиты (СУЗ) ядерных реакторов, и касается регулирующих органов уран-графитовых канальных реакторов типа РБМК (реактор большой мощности канальный). The invention relates to nuclear engineering, in particular to control and protection systems (CPS) of nuclear reactors, and relates to regulatory bodies of uranium-graphite channel reactors of the RBMK type (high-power channel reactor).

Конструкция органов регулирования зависит от типа реактора, конструкции активной зоны и технологических параметров реактора. Тип реактора характеризует свойства теплоносителя и определяет его воздействие на органы регулирования. Однако невозможно рассматривать тот или иной теплоноситель в отрыве от его рабочих параметров: температуры, давления и фазового состояния. В зависимости от типа реактора каналы, в которых размещают органы регулирования, могут быть сухими или мокрыми, охлаждаемыми или неохлаждаемыми. Конструкция активной зоны определяет форму и основные геометрические размеры органа регулирования. The design of regulatory bodies depends on the type of reactor, the design of the core and the technological parameters of the reactor. The type of reactor characterizes the properties of the coolant and determines its effect on regulatory authorities. However, it is impossible to consider this or that coolant in isolation from its operating parameters: temperature, pressure, and phase state. Depending on the type of reactor, the channels in which the regulators are placed can be dry or wet, cooled or uncooled. The design of the core determines the shape and basic geometric dimensions of the regulatory body.

Известен орган регулирования уран-графитового канального ядерного реактора, используемый на Белоярской АЭС им. И.В. Курчатова (И.Я. Емельянов и др. Конструирование ядерных реакторов, М., Энергоиздат, 1982, с. 199, 200). Известный орган регулирования состоит из двух звеньев, соединенных с помощью шарниров. Каждое звено представляет собой набор втулок из бористого сплава. Втулки из бористого сплава насажены на жаропрочные трубы. Звенья имеют также направляющие ролики, обеспечивающие перемещение стержня внутри сухого вертикального канала с двойными концентрическими тонкими стенками, изготовленными из материала, слабо поглощающего нейтроны. Known regulatory authority of the uranium-graphite channel nuclear reactor used at the Beloyarsk NPP them. I.V. Kurchatova (I.Ya. Emelyanov et al. Design of nuclear reactors, M., Energoizdat, 1982, p. 199, 200). Known regulatory body consists of two links connected by hinges. Each link is a set of bushings made of boron alloy. Boron alloy bushings are mounted on heat resistant pipes. The links also have guide rollers that ensure the movement of the rod inside a dry vertical channel with double concentric thin walls made of a material that weakly absorbs neutrons.

Выполнение органа регулирования в сухом исполнении приводит к тому, что температура стержней при номинальной мощности составляет 600-650oС. Прекращение охлаждения канала повышает температуру стержней на 200-250oС.The performance of the regulatory body in dry execution leads to the fact that the temperature of the rods at a rated power of 600-650 o C. the cessation of cooling of the channel increases the temperature of the rods by 200-250 o C.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому устройству является регулирующий орган уран-графитового канального ядерного реактора, содержащий устанавливаемые на подвеске в охлаждаемый канал звенья с поглощающим нейтроны материалом, выполненные с возможностью перемещения вдоль охлаждаемого канала (И. Я. Емельянов и др. Конструирование ядерных реакторов, М. , Энергоиздат, 1982, с. 200, 201). Регулирующий орган перемещается в охлаждаемом канале, пронизывающем графитовую кладку. В охлаждаемом канале циркулирует вода для отвода тепла, выделяющегося в регулирующем органе. Регулирующий орган состоит из пяти последовательно соединенных посредством шарниров звеньев. С первым по ходу движения регулирующего органа звеном телескопически соединен вытеснитель. Последнее по ходу движения регулирующего органа звено соединено с подвеской, которая соединена с гибкой тягой. Каждое звено представляет собой трубу, концы которой заварены герметично. Звенья вытеснителя заполнены графитом. В известном устройстве вытеснитель необходим для вытеснения воды в охлаждаемом канале при полностью извлеченных из активной зоны звеньях с поглощающим нейтроны материалом. Это обусловлено тем, что вода, являясь достаточно сильным поглотителем нейтронов, влияет на нейтронно-физические характеристики реактора, а именно: на эффект реактивности при аварии с обезвоживанием регулирующего органа СУЗ и на эффективность регулирующего органа. Спецификой РБМК является то, что высота канала СУЗ под активной зоной меньше высоты активной зоны. Поэтому длина вытеснителя меньше высоты активной зоны и соединение вытеснителя с поглотителем выполнено телескопическим, т.е. в пределах активной зоны при извлеченных звеньях с поглощающим нейтроны материалом имеются невытесненные столбы воды в канале СУЗ. Для уменьшения этих столбов воды в известном устройстве увеличена длина вытеснителя, что не позволяет обеспечить перекрытие поглотителем всей высоты активной зоны. The closest in technical essence and the achieved result to the described device is the regulatory body of a uranium-graphite channel nuclear reactor containing links mounted on a suspension in a cooled channel with neutron-absorbing material made with the possibility of movement along the cooled channel (I. Ya. Emelyanov et al. The design of nuclear reactors, M., Energoizdat, 1982, S. 200, 201). The regulatory body moves in a cooled channel penetrating the graphite masonry. Water circulates in the cooled channel to remove heat generated in the regulatory body. The regulatory body consists of five links connected in series through hinges. A displacer is telescopically connected to the first link in the direction of the regulatory body. The last link in the direction of the regulatory body is connected to the suspension, which is connected to a flexible rod. Each link is a pipe whose ends are hermetically sealed. The displacer links are filled with graphite. In the known device, a displacer is necessary for displacing water in a cooled channel when the links with neutron-absorbing material are completely removed from the active zone. This is due to the fact that water, being a fairly strong neutron absorber, affects the neutron-physical characteristics of the reactor, namely: the reactivity effect in an accident with dehydration of the regulatory body of the CPS and the effectiveness of the regulatory body. A specificity of RBMK is that the height of the CPS channel under the core is less than the height of the core. Therefore, the length of the displacer is less than the height of the active zone and the connection of the displacer with the absorber is made telescopic, i.e. within the active zone, when the links with the neutron-absorbing material are removed, there are unplaced columns of water in the CPS channel. To reduce these water columns in a known device, the length of the displacer is increased, which does not allow the absorber to cover the entire height of the active zone.

Кроме того, при перемещении регулирующего органа имеет место поршневой эффект за счет взаимодействия воды с вытеснителем, что приводит к повышенным нагрузкам как на регулирующий орган, так и на привод и ограничивает их ресурс. In addition, when moving the regulatory body, there is a piston effect due to the interaction of water with the displacer, which leads to increased loads on both the regulatory body and the drive and limits their resource.

При свободном падении в аварийном режиме скорость свободного падения определяется в основном весом (16 кг) поглотителя в воде и выше скорости вытеснителя, определяемой расходом воды в канале и весом (3 кг) вытеснителя в воде. Это может привести к выбору длины штока телескопического соединения, удару поглотителя о вытеснитель, прослаблению ленточной тяги сервопривода и ее обрыву или заклиниванию. Для исключения подобных ситуаций в режиме аварийной защиты в конце первой половины хода регулирующего органа включают электродинамическое торможение и обеспечивают уменьшение скорости движения поглотителя до скорости движения вытеснителя. Электродинамическое торможение наряду с гидродинамическим торможением являются причиной большой длительности (12-17) с ввода регулирующего органа в активную зону. In case of free fall in emergency mode, the free fall speed is mainly determined by the weight (16 kg) of the absorber in the water and above the speed of the displacer, which is determined by the flow rate of the water in the channel and the weight (3 kg) of the displacer in the water. This can lead to a choice of the rod length of the telescopic connection, impact of the absorber against the displacer, weakening of the servo drive’s tie rod and its breakage or jamming. To eliminate such situations in the emergency protection mode at the end of the first half of the regulatory body stroke, electrodynamic braking is activated and the absorber travels to a speed of the displacer. Electrodynamic inhibition along with hydrodynamic inhibition are the reason for the long duration (12-17) from the introduction of the regulatory body into the active zone.

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание регулирующего органа уран-графитового канального ядерного реактора, обладающего улучшенными характеристиками и впервые реализующего кластерную конструкцию для реактора типа РБМК. The objective of the present invention is to develop and create a regulatory body for a uranium-graphite channel nuclear reactor with improved characteristics and for the first time implementing a cluster design for an RBMK type reactor.

В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что обеспечивается возможность введения регулирующего органа на всю глубину активной зоны, уменьшается объем воды в канале СУЗ в пределах активной зоны, снижется нагрузка на привод, увеличивается скорость введения регулирующего органа в активную зону в режиме аварийной защиты. As a result of solving this problem, it is possible to obtain technical results, which include the possibility of introducing a regulatory body to the entire depth of the active zone, reducing the volume of water in the CPS channel within the active zone, reducing the load on the drive, and increasing the speed of introducing the regulatory body into the active zone in emergency protection mode.

Данные технические результаты достигаются тем, что в регулирующем органе уран-графитового канального ядерного реактора, содержащем устанавливаемые на подвеске в охлаждаемый канал звенья с поглощающим нейтроны материалом, выполненные с возможностью перемещения вдоль охлаждаемого канала, введена гильза, содержащая индивидуальные каналы, расположенные на равноудаленном расстоянии от продольной оси гильзы, в которых расположены звенья с поглощающим нейтроны материалом, причем с подвеской соединено каждое звено с поглощающим нейтроны материалом, а наружный диаметр d гильзы выбран от 0,937 до 0,976D, где D - внутренний диаметр охлаждаемого канала. These technical results are achieved by the fact that in the regulatory body of a uranium-graphite channel nuclear reactor containing links mounted on the suspension in the cooled channel with neutron-absorbing material, made with the possibility of movement along the cooled channel, a sleeve is introduced containing individual channels located at an equal distance from the longitudinal axis of the liner, in which the links are located with neutron-absorbing material, with each link connected to the suspension with absorbing neutrons aterialom and the outer diameter d of the sleeve is selected from 0.937 to 0,976D, where D - inner diameter of the cooling channel.

Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что введена гильза, содержащая индивидуальные каналы, расположенные на равноудаленном расстоянии от продольной оси гильзы, в которых расположены звенья с поглощающим нейтроны материалом. При такой конструкции звенья с поглощающим нейтроны материалом расположены параллельно друг другу, а не последовательно, для чего с подвеской соединено каждое звено с поглощающим нейтроны материалом. Если наружный диаметр d гильзы будет менее 0,937D, то общее количество воды в зазоре между охлаждаемым каналом и гильзой будет больше, чем в известной конструкции. При наружном диаметре d гильзы больше 0,976D зазор между гильзой и охлаждаемым каналом становится мал для нормального охлаждения гильзы. A distinctive feature of the present invention is that a sleeve is introduced containing individual channels located at an equidistant distance from the longitudinal axis of the sleeve, in which the links with neutron-absorbing material are located. With this design, the links with the neutron-absorbing material are arranged parallel to each other, and not in series, for which each link is connected to the suspension with the neutron-absorbing material. If the outer diameter d of the sleeve is less than 0.937D, then the total amount of water in the gap between the cooled channel and the sleeve will be greater than in the known construction. With an outer diameter d of the sleeve greater than 0.976D, the gap between the sleeve and the channel to be cooled becomes small for normal cooling of the sleeve.

Целесообразно звенья с поглощающим нейтроны материалом выполнить по крайней мере из двух частей, соединенных шарниром, и соединить с подвеской посредством серег. It is advisable that the links with neutron-absorbing material be made of at least two parts connected by a hinge and connected to the suspension using earrings.

В качестве поглощающего нейтроны материала может быть использован титанат диспрозия, а гильза может быть выполнена из алюминиевого сплава и заполнена воздухом под атмосферным давлением. As a neutron-absorbing material, dysprosium titanate can be used, and the sleeve can be made of aluminum alloy and filled with air under atmospheric pressure.

На фиг. 1 изображен общий вид регулирующего органа уран-графитового канального ядерного реактора; на фиг.2 приведено сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of the regulatory body of a uranium-graphite channel nuclear reactor; in Fig.2 shows a section aa in Fig. 1.

Регулирующий орган уран-графитового канального ядерного реактора содержит устанавливаемые на подвеске 1 в охлаждаемый канал 2 звенья 3 с поглощающим нейтроны материалом. С подвеской 1 посредством, например? серег 4 соединено каждое звено 3 с поглощающим нейтроны материалом. Звенья 3 выполнены с возможностью перемещения вдоль охлаждаемого канала посредством гибкой тяги 5, соединенной с подвеской 1. Гибкая тяга 5 соединена с приводом (не показан). В устройство введена гильза б, содержащая индивидуальные каналы 7, расположенные на равноудаленном расстоянии от продольной оси гильзы. В индивидуальных каналах 7 расположены звенья 3 с поглощающим нейтроны материалом. Наружный диаметр d гильзы выбран от 0,937 до 0,976D, где D - внутренний диаметр охлаждаемого канала. Целесообразно звенья 3 с поглощающим нейтроны материалом выполнять составными по крайней мере из двух частей, соединенных шарниром, что снизит трение при перемещении внутри индивидуальных каналов 7. Звенья 3 содержат оболочку, внутри которой размещен поглощающий нейтроны материал, в качестве которого использован титанат диспрозия. Гильза 6 может быть отлита из алюминиевого сплава с образованием индивидуальных каналов 7. Гильза 6 может быть заполнена воздухом или иным газом при атмосферном давлении. В верхней части гильза 6 закрыта пробкой 8. Для охлаждения звеньев 3 с поглощающим нейтроны материалом в зазор между гильзой 6 охлаждаемым каналом 2 по трубопроводу 9 подают воду. The regulatory body of a uranium-graphite channel nuclear reactor contains links 3 mounted on a suspension 1 into a cooled channel 2 with neutron-absorbing material. With suspension 1 by means of, for example? earrings 4 are connected to each link 3 with neutron-absorbing material. The links 3 are arranged to move along the cooled channel by means of a flexible rod 5 connected to the suspension 1. A flexible rod 5 is connected to a drive (not shown). A sleeve b is introduced into the device, comprising individual channels 7 located at an equidistant distance from the longitudinal axis of the sleeve. In individual channels 7 there are 3 links with neutron-absorbing material. The outer diameter d of the liner is selected from 0.937 to 0.976D, where D is the inner diameter of the cooled channel. It is advisable that the links 3 with neutron-absorbing material be made integral of at least two parts connected by a hinge, which will reduce friction when moving inside individual channels 7. Links 3 contain a shell inside which a neutron-absorbing material is placed, which is used dysprosium titanate. The sleeve 6 may be cast from an aluminum alloy to form individual channels 7. The sleeve 6 may be filled with air or other gas at atmospheric pressure. In the upper part of the sleeve 6 is closed by a stopper 8. To cool the links 3 with neutron-absorbing material, water is supplied through the pipeline 9 to the gap between the sleeve 6 by the cooled channel 2.

Функционирует устройство следующим образом. The device operates as follows.

Гильзу 6, закрытую пробкой 8, устанавливают в охлаждаемый канал 2 вместо штатного органа регулирования. Звенья 3 с поглощающим нейтроны материалом, соединенные посредством серег 4 с подвеской 1, одновременно перемещаются при помощи ленточной тяги 5. Команды на перемещение регулирующего органа формирует вычислительный комплекс с учетом плотности нейтронного потока, всплесков энерговыделения и пр. The sleeve 6, closed by a plug 8, is installed in the cooled channel 2 instead of the regular regulating body. Links 3 with neutron-absorbing material, connected by means of earrings 4 to suspension 1, are simultaneously moved by means of a tie rod 5. Commands to move the regulatory body are formed by a computer complex taking into account the neutron flux density, bursts of energy release, etc.

Claims (6)

1. Регулирующий орган уран-графитового канального ядерного реактора, содержащий устанавливаемые на подвеске в охлаждаемый канал звенья с поглощающим нейтроны материалом, выполненные с возможностью перемещения вдоль охлаждаемого канала, отличающийся тем, что введена гильза, содержащая индивидуальные каналы, расположенные на равноудаленном расстоянии от продольной оси гильзы, в которых установлены звенья с поглощающим нейтроны материалом, причем с подвеской соединено каждое звено с поглощающим нейтроны материалом, а наружный диаметр d гильзы выбран от 0,937 до 0,976D, где D - внутренний диаметр охлаждаемого канала. 1. The regulatory body of a uranium-graphite channel nuclear reactor, containing mounted on the suspension in the cooled channel links with neutron-absorbing material made with the possibility of movement along the cooled channel, characterized in that a sleeve is introduced containing individual channels located at an equal distance from the longitudinal axis sleeves in which links with neutron-absorbing material are installed, each link being connected to the suspension with a neutron-absorbing material, and the outer diameter d sleeves selected from 0.937 to 0.976D, where D is the inner diameter of the cooled channel. 2. Регулирующий орган по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, одно звено с поглощающим нейтроны материалом выполнено, по крайней мере, из двух частей, соединенных шарниром. 2. The regulatory body according to claim 1, characterized in that at least one link with neutron-absorbing material is made of at least two parts connected by a hinge. 3. Регулирующий орган по п.1 или 2, отличающийся тем, что звенья с поглощающим нейтроны материалом соединены с подвеской посредством серег. 3. The regulatory body according to claim 1 or 2, characterized in that the links with neutron-absorbing material are connected to the suspension via earrings. 4. Регулирующий орган по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что в качестве поглощающего нейтроны материала использован титанат диспрозия. 4. The regulatory body according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that dysprosium titanate is used as the neutron-absorbing material. 5. Регулирующий орган по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что гильза выполнена из алюминиевого сплава. 5. The regulatory body according to claim 1, or 2, or 3, or 4, characterized in that the sleeve is made of aluminum alloy. 6. Регулирующий орган по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что гильза заполнена воздухом под атмосферным давлением. 6. The regulatory body according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, characterized in that the sleeve is filled with air under atmospheric pressure.
RU2001129250/06A 2001-10-31 2001-10-31 Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor RU2188468C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001129250/06A RU2188468C1 (en) 2001-10-31 2001-10-31 Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001129250/06A RU2188468C1 (en) 2001-10-31 2001-10-31 Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2188468C1 true RU2188468C1 (en) 2002-08-27

Family

ID=20254029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001129250/06A RU2188468C1 (en) 2001-10-31 2001-10-31 Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2188468C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Конструирование ядерных реакторов/Под ред. ДОЛЛЕЖАЛЯ Н.А. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 200, 201. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7139352B2 (en) Reactivity control rod for core
RU2696612C1 (en) Melt localization device
RU2188468C1 (en) Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor
KR101668088B1 (en) Nuclear reactor
KR101549603B1 (en) A passive safety device and a nuclear fuel assembly with the passive safety device
RU2190886C1 (en) Method for operating pressurized-tube uranium- graphite reactor and control element of pressurized-tube uranium-graphite reactor
RU2063071C1 (en) Emergency core-disruptive cooling system for nuclear power reactor
RU2188470C1 (en) Control element of pressurized-tube uranium- graphite reactor
JP2017116499A (en) Fast Reactor Core and Fast Reactor
CN107068213B (en) Passive triggering safety device for nuclear reactors during abnormal coolant reduction
RU2468453C1 (en) Nuclear reactor control and protection method
RU2686476C1 (en) Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage
RU182708U1 (en) BALL ABSORBING ELEMENT
JPS59192992A (en) Control rod of reactor
JP2002006074A (en) Sodium cooling fast reactor
RU2711078C1 (en) Dual-purpose container for transportation and storage of spent nuclear fuel
JPH09127282A (en) Fast reactor core and its special assembly
KR820001248B1 (en) Hydraulic seismic suport for nuclear fuel assembly
RU2756230C1 (en) Heavy liquid metal coolant nuclear reactor
RU2122245C1 (en) Fast reactor control rod
CN215265592U (en) Compact-structure high-flux small-sized multipurpose lead-cooled fast reactor
RU2106026C1 (en) Shielding system for water-moderated reactor containment
Wedellsborg Prestressed reactor pressure vessel with built-in core catcher
RU1669310C (en) Method of exploitation of cooling pond and cooling pond of nuclear reactor
Bittermann et al. Development and Design of the EPR™ Core Catcher

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20140404