Устройство для контроля кипения металлического теплоносителя в ядерном реакторе

Устройство для контроля кипения металлического теплоносителя в ядерном реакторе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с зкидкометаллическим теплоносителем для контроля процесса кипения теплоносителя . Цель изобретения - повышенче чувствительности устройства. Ус 1)ойство для контроля кипения содержит ионизационную камеру с измерителем сигнала и пороговый блок с задатчиком. Введение в устройство последовательно соединенных импульсного усилителя,дискриминатора пульсов по амплитуде, селектора импульсов по длительности и измерителя временного интервала между импульсами позволило повысить чувствитель- 1 ность устройства. Это дает возможность обнаружения закипания теплоносителя на более ранней стадии закипания и тем самым позволяет повысить ядерную безопасность эксплуатации ядерной энергетической установки с металлическим теплоносителем. Кроме того, введение в устройство измерителя скорости изменения интервала времени между импульсами, дополнительного порогового блока и задатчика позволяет также контролировать тенденцию и скорость развития процесса кипения. 1 ил. . (S « СО 05 ЬЭ СО со,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИОТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

{51)5,, G 2! С 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(46) 30. 07. 91. Бюл. Р 28 (21) 3868454/25, 3954909/25 (22) 18.03.85 .,(72) И.В.Батенин, Ю.М.Маврин, Б.Н.Никифоров, А.А.Петренко и В.Г.Щекотов (53) 621.039.5 (088.8) (56) Патент Франции Р 2033150, кл. G 21 С 17/00, 1970.

Патент США В 3549489, кл. С 21 С 17/00, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КИПЕНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ (57) Изобретение относится к изме« рительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля процесса кипения. теплоносителя. Цель изобретения - повышенче чувствительности устройства.

Устройство для контроля кипения со„„Я0„„1362331 А1 держит ионизационную камеру с изме" рителем сигнала и пороговый блок с задатчиком. Введение в устройство последовательно соединенных импульс- . ного усилителя, дискриминатора им пульсов по амплитуде, селектора импульсов по длительности и измерителя временного интервала между импульсами позволило повысить чувствитель- 1, ность устройства. Это дает возможность обнаружения закипания теплоносителя на более ранней стадии закипания и тем самым позволяет повысить ядерную безопасность эксплуатации ядерной энергетической установки с металлическим теплоносителем. Кроме того, введение в устройство измерителя скорости изменения интервала времени между импульсами, дополнительного порогового блока и эадатчика позволяет также контролировать тенденцию и скорость развития про-. цесса кипения. 1 ил.

1362331

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля процесса кипения теплоносителя.

Кель изобретения " повышение чувствительности устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит детектор нейтронов — ионизационную камеру i coepvvezeye с измерителем 2 сигнала ионизационной камеры, импульсный усилитель 3, вход которого соединен с выходом измерителя сигнала 2, а выход— с последовательно соединечными дис" криминатором импульсов па амплитуде селекторам импульсов по длительности 5, измерителем 6 временного интервала между импульсами и пороговый блок 7, второй вход которого соединен с задатчиком 8 граничных значений временного интервала, а выход . порогового блока 7 является выходам

9 устройства.

Кроме того, устройство содержит измеритель 10 скорости изменения интервала времени между импульсами, выход которого является первым дополнительным выходом 11 устройства.устройство может содержать также дополнительный пороговый блок 12 и дополнительный задатчик 13. Выход дополнительного порогового блока 12 является вторым дополнительным выходом

14 устройства.

Устройство работает следующим образом.

По мере повышения температуры ТВС наступает момент, когда происходит закипание жндкометаллического теплоносителя, например натрия. Начальной стадией закипания является образование пузырьков пара (пузырьковое кипение). Пузырьки могут образоваться в местах микроскопических выступов или впадин на нагретой поверхности. Основными зародышами образования пузырьков является растворенный в натрии газ. Образовавшийся пузырек движется и, попадая в основной объем натрия, температура которого значительно ниже температуры кипения, схлопывается. Появление и исчезновение пузырьков пара приводят к импульсному изменению реактивности ядерного реактора. Импульсное изменение реактивности приводит к изменению плотности потока нейтронов. Форму импульсов в сигнале детектора нейтронов определяют из уравнений кинетики ядерного реактора. При этом, в связи с быстропротекающими процессами, запаздывающие нейтроны целесообразно

10 объединить в одну группу, так как их влияние на форму импульса практически несущественно.

Уравнение кинетики ядерного реактора в этом случае можно записать, в

15 следующем виде:

dn h-g n, — — П +P

dt 1 1 где п — плотность потока нейтронов, 20 пропорциональная мощности ядерного реактора, Ю» - реактивность, — относительная доля запаздывающих нейтронов (P 0,004), 1 - эффективное среднее время жизни одного поколения нейтронов", n — начальная плотность потока нейтронов.

30 Решение уравнения при единичном скачке реактивности имеет вид

«t

n(t) = n +nq — + (1-1 ), 35 где

Передний и задний фронты импульса характеризуются постоянной време40 ни, Значение зависит от Ок. Напри,мер, для реактора БН-350 изменение » при образовании одного пузырька составляет 0,036 цента, что саот45 ветствует 0,00000144. Постоянная времени f< 2,5 10 с (для

10 с и дл 1,4 10 ). Амплитуда импульсного сигнала эа счет возникновения пузырька пара составляет

Ан no — - 0,00036 и,, т.е.

А

М около 0,04Х ат среднего уровня сигнала нейтронного потока. Длительность импульса зависит ат времени

5 существования пузырька пара, которое, в свою очередь, определяется конструктивными особенностями тепловыделяющих сборок. Для реактора БН«350 длительность импульса 0,0001-0,005 с!

362331

1. Устройство для контроля кипения металлического теплоносителя в ядерном реакторе, содержащее иониэационную камеру, соединенную с измерителем сигнала, эадатчик, выход которого соединен с первым входом порогового блока, выход которого явлчется выходом устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены последовательно соединенные импульсный усилитель, дискриминатор импульсов по амплитуде, селектор импульсов по длительности н измеритель временного интервала между импульсамн, выход которого соединен с вторым входом порогового блока, а вход импульсного усилителя соединен с выходом измерителя сигнала.

2. устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введен измеритель скорости изменения интервала времени между импульсами, Частота импульсов находится в пределах 0,01-0,05 с, Измеритель 2 сигнала осуществляет преобразование выходного тока ионизационной камеры 1 в сигнал, удобный для дальнейшей обработки (например, в напряжение). Для выделения и усиления импульсной составляющей сигнала с измерителя 2 используется им- 10 пульсный усилитель 3, а для исключения возможности регистрации ложных сигналов от шумов и помех усиленные импульсы отбираются по амплитуде дискриминатором 4 и селектируют- 15 ся по длительности селектором 5.

При возникновении закипания импульсы нейтронного потока, генерируемые пузырьками пара, селектируются и подаются на вход измерителя 6 20 между импульсами. На выходе измерителя 6 между импульсами появляется сигнал, пропорциональный интенсивности тепловыделения, вызывающего закипание теплоносителя. Затем изме- 25 ренный временной интервал сравнивается в пороговом блоке 7 с заданными граничными значениями, задаваемыми задатчиком 8. При появлении импульсов заданной длительности с заданным ин- 30 тервалом следования пороговый блок 7 вырабатывает сигнал закипания натрия на выходе 9 устройства.

Кроме того, сигнал с выхода измерителя 6 интервала времени между импульсами поступает на вход измерителя 10 скорости изменения интервала времени между импульсами, на выходе

11 которого получается сигнал, пропорциональный скорости изменения теп-ь 4О ловыделения, вызывающего эакипание теплоносителя.

Кроме того, сигнал с выхода измерителя 10 скорости изменения интервала времени между импульсами поступает на один из входов дополнительного порогового блока 12, где его значение сравнивается с заданными граничными значениями, задаваемыми дополнительным эадатчиком 13, по которым на вто- 5О ром дополнительном выходе 14 устройства формируются предупредительный или аварийный сигналы.

Предлагаемое устройство позволяет обнаружить раннюю стадию закипанйя натрия, которая сам по себе не является опасной, и длительность работы при этой стадии кипения мое жет быть не ограничена. Однако информация о появлении этой стадии в совокупности с информацией о других процессах является полезной для про. ведения диагностики состояния реакторной установки в том смысле, что является возможность принятия необходимых мер по нормализации процессов до появления опасных ситуаций, что в значительной степени снижает . вероятность быстрого вынужденного. астанова реакторной установки.

Использование изобретения позволит обеспечить обнаружение закипания теплоносителя на более ранней . стадии, когда еще не достигнута критическая плотность теплового потока, и своевременно принять меры для предотвращения кипения теплоносителя.Это повышает ядерную безопасность эксплуатации ядерной энергетической установки с металлическим теплоносителем.

Кроме того, использование предлагаемого устройства позволит обнаружить и контролировать тенденцию и скорость развития аварийного состояния ядерной установки, связанного с закипанием теплоносителя в отдельной тепловыделяющей сборке ядерного реактора, что, в свою очередь, позволит контролировать выход установки из данного аварийного состояния.

Формула изобретения

5 вход которого соединен с вторым входом порогового блока, а выход является первым.дополнительным выходом устройства.

136233

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а в щ е е с я тем, что в него введены дополнительный задатчик и дополнительйый пороговый блок, пер1 е вый вход которого соединен с выходом дополнительного задатчика, второй вход — с первым дополнительным выходом устройства, а выход является вторым дополнительным выходом устройства..

Приоритеты по пунктам:

18.03.85 по п. 1.

18.09.85 по пп. 2 и 3, Составитель О.Боженков

Редактор Т.Иванова Техред M.Ходанич Корректор.H.Èóñêà

ЮЮ ° Юм

Эакаэ 3130 - Тираж 269 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю Ю Ю»

, Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,, 4