Способ контроля процесса кипения натрия в активной зоне ядерного реактора

Способ контроля процесса кипения натрия в активной зоне ядерного реактора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА КИПЕНИЯ НАТРИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, заключающийся в фиксации импульсов нейтронного потока, характерных для процесса кипения натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа, определяют длительности импульсов и промежутков между импульсами и по из менению во времени отношения этих длительностей судят о характере процесса кипения натрия.

СОО3 СЯЗЕТСНИХ

ONININ

РЕСПУБЛИК

«91 03) А.1 (,«Ag

Р1) С 21 С 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2l) 3650428/25 (22) 10.10.83 (46) 30,03.91, Бюл. В 12. .(72) В.Г.Щекотов (53) 621.039.564 (088.8) (56) Патент Франции Ф 2033150, кл. G 2 1 С 17/00, опублик. 1970.

Патент США Ь" 3549489, кл. 176-22, опублик. 1968.

I(54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА

КИПЕНИЯ НАТРИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля процесса кипения в отдельном пакете в реакторах на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем, Одной из рассматриваемых аварийных ситуаций в работе жидкометаллических реакторов является плавление тепловыделяющих элементов в отдельном пакете активной зоны. Этому процессу предшествует .кипение натрия и осушение канала. Поэтому для предотвращения подобной ававийной ситуации ведут контроль за кипением теплоносителя в активной зоне.

Известен способ обнаружения закипания теплоносителя в ядерном реакторе, по которому улавливают пары кипящего теплоносителя и по за» мыканию контактов системы контроля этими парами судят о закипании.

Однако, этот способ является неэффективным, поскольку при локальном

ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, заключающийся в фиксации импульсов нейтронного потока, характерных для процесса кипения натрия, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения информативности способа, определяют длительности импульсов и промежутков между импульсами н по изменению во времени отношения этих длительностей судят о характере процесса кипения натрия. вскипании жидкометаллического теплоносителя пузырьки пара, попадая в недо гретую жидкость, схлопываются, не достигая поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является способ контроля кипения натрия в активной зоне ядерного реактора, заключающийся в фиксации импульсов нейтронного потока, характерных для процесса кипения натрия. с

Однако данный способ контроля процесса кипения натрия в активной зоне ядерного реактора является малоинформативным, поскольку позволяет определять только наличие закипания, Это, в свою очередь, обусловливает концепцию немедленной остановки реактора системой быстрой аварийной защиты при появлении соответствующего сигнала, что приводит к резким термическим ударам. Такие термические удары понижают ресурс эксплуатации элементов активной зоны и повышают

1136б54 вероятность выхода радиоактивного топлива в теплоноситель.

Целью изобретения является повышение информативности способа.

Поставгенная цель достигается тем, что в известном способе контроля процесса кипения натрия в активной зоне ядерного реактора, заключающемся в фиксации импульсов нейтрон-|p ного потока, характерных для процесса кипения натрия, определяют длительности импульсов и промежутков между импульсами и по изменению во времени отношения этих длительностей судят о характере процесса кипения натрия, Способ контроля процесса кипения натрия в активной зоне ядерного реак тора осуществляется следующим образом,2ц

Измеряемый ток нейтронных камер отфильтровывают от фоновых шумов, сопровождающих работу реактора. Затем с помощью измерительной системы, определяют уровень сигнала в каждый 25 момент времени, В период, когда кипение в активной зоне- отсутствует, определяют допустимый размах колебаний уровня сигнала, Задают уставку по величине несколько больше, чем допустимый уровень. размаха колебаний, и в момент превышения этого уровня начинают отсчет времени. Затем, когда уровень текущего значения сигнала станет равен или меньше значения уставки, определяют длительность импульса, а в следующий момент превышения текущего значения сигнала над уставкой определяют длительность времени между импульсами, По этим значениям находят 40 отношение времен длительности импульса и промежутка между импульсами и следят за значением этого отношения и скоростью изменения .этого отношения.

В,начальной стадии кипения длитель- 4 ность импульса значительно меньше длительности времени между импульсами, в то время как в режиме развитого кипения длительность импульса гораздо больше длительности времени между им" о пульсами.

Действительно, появление парового пузыря внутри пакета вызывает изменение нейтронного потока во времени.

В начальный период закипания из-эа присущего натрию перегрева вся избыточная энергия тепловыделения сначала накапливается в натрии, а потом эа короткое время высвобождается в небольшой паровой объем, который, в свою очередь, попадая в недогретый натрий, схлопывается, При увеличении избыточной энергии тепловыделения в период развитого кипения время существования парового пузыря внутри пакета увеличивается, что приводит к увеличению длительности импульса, и наконец, наступает момент, когда пакет полностью осушается и начинается его плавление.

Таким образом, вышеописанные процессы приводят к появлению импульсов нейтронного потока, отношение времен длительности которых к промежутку между импульсами, а также скорость изменения этого отношения характеризуют стадию, тенденцию и скорость развития аварийной ситуации.

Пример реализации способа.

На реакторе БН-350 были проведены эксперименты по кипению натрия в пакете активной зоны. Эксперимент проводился с использованием специального "кипящего" пакета, который вводился в активную зону. Кипение в этом пакете достигалось дросселированием расхода и 1" -нагревом вольфрамовых стержней, На фиг.1 изображена блок-схема системы, используемой для регистрации кипения в данном эксперименте; на фиг,2 — траектория фонового сигнала; на фиг,3 — траектория отфильтрованного сигчлла,соответствующая самой ранеей стадии зарегистрированного в эксперименте кипения; на фиг.4— траектория сигнала, соответствующего развитому кипению.

Регистрация сигнала проводилась следующим образом: сигналы со штатной нейтронной камеры 1 поступали на фильтры 2, после фильтрации на усилитель 3, а затем на самописец 4.

Сравнив ая полученные траектории, выделяли импульсы нейтронного потока и определяли отношение времени длительности импульса и промежутка между импульсами и по изменению этого отношения определяли характер процесса кипения натрия, По сравнению с известными способами изобретение позволяет не только обнаруживать факт .закипания, но и оценивать стадию,. тенденцию и ско5 1136654

6 рость развития кипения. Это, в свою правильные решения по управлению очередь, позволяет принимать более реактором.

Фиг. 4

Редактор С. Титова Техред А. Кравчук Коррек тор М. Демч ик

Заказ 1062 Тираж 264 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101