Поглинаючий нейтрони елемент

1. Поглинаючий нейтрони елемент, який містить оболонку у вигляді труби, що герметизується верхньою і нижньою кінцевими деталями, порожнину у верхній частині оболонки для збору газу, вміщений всередину оболонки поглинаючий матеріал, газопроникну вставку, яка примикає однією стороною до поглинаючого матеріалу в верхній 3 Приведений недолік усувається у відомому поглинаючому нейтрони елементі, вибраному як прототип [3]. Його конструкція включає оболонку у вигляді труби, що герметизується верхньою і нижньою кінцевими деталями, порожнину у верхній частині оболонки для збору газу (газозбірник), вміщений всередину оболонки поглинаючий матеріал, газопроникну вставку, яка примикає однією стороною до поглинаючого матеріалу в верхній його частині і обважнювач, виконаний у вигляді стрижня з пазом на кінці. Він розміщений усередині газозбірника і прикріплений за рахунок механічного зчеплення до верхньої кінцевої деталі. Для забезпечення максимальної маси обважнювач виготовляють із гафнію, який має щільність 13,1г/см3. Недоліком цього ПЕЛ є складність конструкції та процесу його виготовлення. Задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є удосконалення поглинаючого нейтрони елемента для спрощення як його конструкції, так і процесу його збірки. Таке удосконалення повинно виконуватись шляхом конструктивних змін, пов'язаних із розташуванням обважнювача. При цьому треба зберегти підвищений ресурс роботи ПЕЛ і високу ефективність поглинання нейтронів. Поставлена задача вирішується у поглинаючому нейтрони елементі, який, як і пристрій, прийнятий за прототип, містить оболонку у вигляді труби, що герметизується верхньою і нижньою кінцевими деталями, порожнину для збору газу у верхній частині оболонки, вміщений всередину оболонки поглинаючий матеріал, газопроникну вставку, яка примикає однією стороною до поглинаючого матеріалу в верхній його частині і обважнювач. Відповідно до корисної моделі, поглинаючий нейтрони елемент має додаткову газопроникну вставку, а обважнювач розміщений між цією вставкою, яка відокремлює його від порожнини для збору газу, і вставкою, що примикає до поглинаючого матеріалу. Обважнювач може бути розміщений в оболонці із зазором по боковій поверхні. В іншому варіанті обважнювач може мати на боковій поверхні поздовжні канали. В кожному із варіантів обважнювач може бути виконаний із окремих секцій. Розміщення обважнювача між двома газопроникними вставками усередині газозбірника та фіксація ними від переміщення зі сторони поглинаючого матеріалу і верхньої кінцевої деталі дозволяє спростити конструкцію ПЕЛ, і, відповідно, - його технологію виготовлення. Це спрощення досягається завдяки тому, що не треба виконувати обважнювач із пазом на кінці і прикріпляти його до верхньої кінцевої деталі. Його можна виконати у формі каліброваного циліндру заданої довжини і набирати його із секцій, що дозволяє більш продуктивно використовувати матеріал, із якого його виготовляють. Конструктивні особливості ПЕЛ, забезпечують більш тривале утримання гелію, що вводиться в порожнину для збору газу в процесі його виготовлення. Це обумовлено тим, що гелій в процесі за 53916 4 повнення проникає в об'єм, утворений двома газопроникними вставками. В разі виконання зварного шва негерметичним, час між операціями виготовлення ПЕЛ запропонованої конструкції та його контролем на герметичність значно перевищує цей термін для варіанта ПЕЛ, вибраного як прототип, тому, що швидкість дифузії гелію через газопроникну вставку значно менша, ніж через зазор. Тобто з'являється більш тривалий час для перевірки ПЕЛ на герметичність, що і спрощує технологію його виготовлення. На Фіг. зображена конструктивна схема запропонованого поглинаючого нейтрони елемента, який може бути використаний в ПС СУЗ ядерного реактора та поглинаючих вставках ВКЗ ССВЯП. Поглинаючий нейтрони елемент містить оболонку 1, загерметизовану верхньою 2 і нижньою 3 кінцевими деталями, поглинаючий матеріал, що включає верхню 4 і нижню 5 частини, порожнину для збору газу (газозбірник) 6, усередині якого розміщений обважнювач 7, який зафіксований від переміщення в оболонці зі сторони поглинаючого матеріалу газопроникною вставкою 8, а зі сторони верхньої кінцевої деталі газопроникною вставкою 9. Оболонка 1 ПЕЛ виконана із нержавіючої сталі аустенітного класу (06Х18Н10Т, або 08Х18Н10Т) із зовнішнім діаметром 8,2мм з товщиною стінки 0,6мм. Газопроникні вставки 8 і 9 виготовлені із нікелевої сітки і мають форму циліндра, У варіанті ПЕЛ для використання в ПС СУЗ ядерних реакторів верхня частина 4 поглинаючого матеріалу виконана із крупки карбіду бора, а нижня 5 - із крупки титанату або гафнату диспрозію, що мають з нейтронами n, -реакцію. При використанні ПЕЛ в поглинаючих вставках ВКЗ ССВЯП верхня 4 та нижня 5 частини поглинаючого матеріалу виконані із крупки карбіду бора. Обважнювач виконаний із нержавіючої сталі або гафнію. Конструкція ПЕЛ забезпечує можливість використовувати обважнювач 7, виконаний із окремих секцій мірної довжини. Для покращення дифузії гелію обважнювач виконують таких розмірів, щоб між ним та оболонкою утворювався зазор заданих розмірів, або виконують на боковій поверхні обважнювача повздовжні канали. Приклад. Виготовлення ПЕЛ здійснювали так. Приварювали до оболонки 1, нижню 3 кінцеву деталь, заповнювали внутрішню порожнину оболонки крупкою титанату диспрозію 5 та крупкою карбіду бора 4, фіксували поглинаючий матеріал газопроникною вставкою 8, розміщували усередині газозбірника 6 обважнювач 7 і фіксували його газопроникною вставкою 9. Далі заповнювали оболонку гелієм та герметизували її верхньою кінцевою деталлю 2. Потім за допомогою гелієвого шукача течій здійснювали перевірку ПЕЛ на герметичність. Поглинаючий нейтрони елемент виконує свою функціоную так. В процесі роботи в ядерному реакторі в залежності від умов експлуатації ПЕЛ розташовані на різному рівні відносно активної зони: група ПЕЛ аварійного захисту розташована над активною зоною реактора і підлягає введенню в умовах аварійних ситуацій та при зупинці роботи 5 53916 реактора, а група автоматичного регулювання частково введена в активну зону та під час експлуатації переміщується відносно неї. В цей час ПЕЛ піддаються впливу з боку нейтронного поля, причому найбільшому опроміненню підлягає їх нижня ділянка. Використання в нижній частині замість порошку карбіду бора матеріалів, що мають з нейтронами n, -реакцію, збільшує термін роботи ПЕЛ, оскільки в цьому випадку зона, заповнена карбідом бора, зміщується вгору, де потік нейтронів менший. У випадку розміщення відпрацьованих паливних збірках в ВКЗ ССВЯП, вони комплектуються поглинаючими вставками, які включають по вісімнадцять ПЕЛ кожна. Постільки потік нейтронів розподілений у цьому випадку рівномірно по висоті ПЕЛ, так як вони увесь час знаходяться повністю установленими в паливні збірки, і він є незначним (1,3×108н/см2×с проти 6,7×1013н/см2×с в реакторі), то більш економічно вигідно використовувати як Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 поглинач нейтронів крупку карбіду бора по всій висоті активної зони ПЕЛ. Конструкція запропонованого ПЕЛ спрощена в порівнянні з відомими ПЕЛ з обважнювачами. Спрощений також процес його збірки. Джерела інформації: 1. Ряховских В.И., Шмелев С.В., Чернышев А.В., Щеглов А.В. Современное состояние разработки и производства органов регулирования ядерных реакторов ВВЭР-1000 // Вопросы атомной науки и техники. 1997 Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Вып.1(65), 2(66)). 2. Патент Російської Федерації №2119199 від 20.09.1998, G21C7/10, G21C7/24. 3. Пономаренко В.Б., Пославский А.О., Чернышев В.М. и др. Органы регулирования и СВП ядерных реакторов ВВЭР-1000 и пути их совершенствования // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение», 1994, вып.2(62), 3(63), с.95-113 (прототип). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601