Импульсный ядерный реактор

Импульсный ядерный реактор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(iu 67I564

ОПИСАНИЕ

И ЗОБ Р ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соим ьоеетййХ

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.07.77 (21) 2512276/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

G 21 С 1/02

Государстеенный комитет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.04.82. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 23.04.82 (53) УДК 621 039 5 (088.8) (72) Автор изобрстения

В. Ф. Колесов (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

eDTБ

Изобретение относится к технике импульсных реакторов, широко применяемых в качестве мощных источников нейтронного и гамма-излучений.

Известны быстрые импульсные реакторы апериодического действия, рассчитанные на получение коротких мощных импульсов излучений, активная зона (A3) которых выполнена из высокопрочных сплавов урана 111.

Работа быстрых импульсных реакторов основана на принципе самогашения, обеспечиваемого отрицательным коэффициентом реактивности, связанным с тепловым расширением.

Недостатком известных импульсных реакторов является возбуждение в компонентах активной зоны в процессе быстрого разогрева механических колебаний и динамических напряжений большой амплитуды, следствием чего являются ограничения допустимых энерговыделений в материал с активной зоны.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является импульсный ядерный реактор, содержащий активную зону и отражатель, плотно примыкающие друг к другу, изготовленные из однородных материалов с близкими акустическими с.войствами 12).

Недостатком его является необходимость иметь отражатель, выполненный в виде подвижных блоков и устройства торможения блоков, усложняющими конструк5 цию и способы антикоррозионной защиты реактора.

Цель изобретения — получение высокого удельного энерговыделения и малой длительности импульса.

ip Цель достигается тем, что отражатель реактора выполнен в виде массивного, прочно связанного тела с асимметричной формой внешних границ.

Рассматривая картину распространения

15 акустической волны от сферической АЗ ь массиве отражателя, можно видеть, что характеристики первичной прямой волны в реакторе-прототипе с подвижными блоками и в реакторе с прочно связанным отражателем одинаковы. Полезная роль подвижных блоков реактора-прототипа заключается в предотвращении перехода отраженной от внешних границ волны в активную зону и ее фокусировки в последней, 25 т. с. в предотвращении сосредоточения механической энергии в какой-либо области реактора после прохождения прямой волны.

Тот же эффект может быть достигнут и в реакторе без подвижных блоков, если з0 форма отражателя исключает возможность

671564

3 фокусировки волны после отражения от внешних границ, т. е. если геометрическая форма внешних границ отражателя нс содержит элементов сферической и цилиндрической симметрии. Этому условию удовлетворяет, например, реактор, отражатель которого выполнен в виде массивного, прочно связанного многогранника, На чертеже представлена схема импульсного ядерного реактора.

Активная зона 1 реактора из высокотемпературного материала заключена в прочный металлический отражатель, содержащий основную 2 и боковые 3, 4 зоны, выполненный в виде квадратной в сечении призмы с симметричным относительно активной зоны 1 расположением граней.

Часть отражателя вблизи активной зоны 1 используется в качестве средств регулирования реактивности 5, 6. Акустически регуляторы реактивности не связаны с отражателем и могут свободно перемещаться с помощью исполнительных механизмов. С передней стороны основная зона отражателя остается открытой, этим достигается значительное повышение флюснса нейтронов вблизи реактора.

Отражатель состоит из двух или более разделенных по горизонтальным плоскостям пригнанных друг к другу и стянутых мощными болтами блоков.

Прямая волна, распространяющаяся от активной зоны в момент импульса делений, непосредственно или в результате косого отражения от близлежащих граней переходит в массивныс боковые зоны отражателя и рассредотачивается в их объемах, Позже существенно ослабленная и сглаженная во времени и пространстве волна периодически пересекает область реактора, примыкающую к активной зоне, но уже не в состоянии создать большие напряжения, сравнимые с напряжениями, создаваемыми прямой волной. В целях достижения более полного рассредоточения волны в боковых зонах желательно выполнение на торцовых гранях отражателя клиновидных выемок.

Вследствие передачи кинетической энергии отражателю, во много раз превышающему объем активной зоны, амплитуда динамических напряжений резко понижается.

После ухода прямой акустической "волны в активной зоне и в примыкающем к активной зоне отражателе устанавливаются квазистатические напряжения, медленно изменяющиеся по мере перераспределения тепла вследствие эффектов теплопроводности. Хотя эти напряжения и значительны по величине, их ограничительная роль нс

5 является определяющей, Допустимая величина импульсов деления в предлагаемом реакторе определяется динамическими напряжениями в отражателе и в стягивающих отражатель болтах во

1п время распространения прямой волны и в первые моменты после ее отражения.

Предлагаемый импульсный ядерный рсактор является установкой многократного действия. Частота повторения импульсов в нем лимитируется временем остывания компонент активной зоны после импульса.

Расчеты показывают, что реактор с активной зоной из монокарбида урана

90 / -ного обогащения, с отражателем из

gp сплава урана естественного состава, с

9 вес. молибдена, с размерами боковых зон 47Х47ХЗО см, основной зоны 27Х л27ХЗЗ см (с полной длиной отражателя

93 см) характеризуется диаметром АЗ

16,8 см, загрузкой по урану 90 обогащения 32 кг и следующими показателями допустимого импульса делений: удсльнос энерговыделение в центре активной зоны

0,75 104 Дж/см ; длительность импульса на

gp половине высоты 12 мксД; флюенс нейтронов за импульс на внешнсй границе реактора "-0,6 10 н/см, Формула изобретения

Импульсный ядерный реактор, содержащий активную зону и отражатель, плотно примыкающие друг к другу, изготовленные из однородных материалов с близкими аку4р стическими свойствами, отличающийся тем, что, с целью получения высокого удельного энерговыделения и малой длительности импульса, отражатель реактора выполнен в виде массивного, прочно свя45 занного тела с асимметричной формой внешних границ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5ц 1. Шабалин Е. П. «Импульсные рсакторы на быстрых нейтронах» М., «Атомпздат», 1976, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР

М 529673, кл. G 21 С 1/26, 20.05.76 (про55 тотип).

671564

Составитель В. Мешков

Техред Л. Куклина

Редактор Е. Хейфиц

Корректор 3. Тарасова

Изд. М 125 Тп1>атк 450

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, )К-35, Ра ушска я на 6., д. 4/5

Подписное

Заказ 2792

Загорская типография Упрполиграфнздата Мособлнсполкома