Привід регулюючого органу ядерного реактора

Привід регулюючого органу ядерного реактора, що містить герметичний кожух з фланцем кріп 3 щення регулюючого органу, причому зазор між штангою і стінкою кожуха заповнений теплоносієм першого контуру при робочих тиску та температурі, згідно з корисною моделлю, у зазорі на ділянці фланця кріплення кожуха до патрубка кришки реактора встановлено принаймні одну вставку, що виконана з пористого проникного стійкого в теплоносії першого контуру матеріалу і яка закріплена на внутрішній поверхні кожуха. Встановлення у зазорі на ділянці фланця кріплення кожуха до патрубка кришки реактора принаймні однієї вставки, що виконана з пористого проникного стійкого в теплоносії першого контуру матеріалу і яка закріплена на внутрішній поверхні кожуха, дозволяє забезпечити підвищення надійності та ресурсу роботи приводу регулюючого органу ядерного реактора за рахунок того, що ця вставка (або кілька вставок) дозволяє практично повністю заглушити природну конвекцію теплоносія першого контуру у зазорі шляхом руйнування циркуляційних контурів, що включають підйомні та опускні ділянки і, як наслідок, знизити величини аксіального теплового потоку, що передається у верхню частину зазору. При цьому вирівняється температурне поле в зазорі, практично повністю ліквідуються пульсації температури та, в підсумку, створюються сприятливі температурні умови роботи двигуна приводу. Нормальна робота приводу при цьому не порушується, тому що пористий проникний матеріал вставки (вставок) не може чинити будь-який помітний опір пересуванню штанги приводу. Утворена за рахунок встановлення пористої вставки (вставок) система стабілізації температурного стану герметичного кожуха по його висоті є пасивною і може працювати в умовах втрати живлення. Технічна суть та принцип дії запропонованого приводу регулюючого органу ядерного реактора пояснюється кресленням. На кресленні зображений привід регулюючого органу ядерного реактора у розрізі. Привід регулюючого органу ядерного реактора включає в себе герметичний кожух 1 з фланцем 2 кріплення до патрубка кришки реактора. У внутрішній порожнині кожуха 1 встановлено штангу 3 для переміщення регулюючого органу (поглинаючого стрижня). У зазорі 4 між штангою 3 та кожухом 1 встановлено вставку 5 з пористого проникного стійкого в теплоносії першого контуру матеріалу, наприклад з нержавіючої сталі. Привід регулюючого органу встановлено на кришці реактора 6 шляхом з'єднання фланця 2 кріплення до патрубка кришки реактора з фланцем 7 патрубка реактора 8, встановленого в отворі 9 кришки реактора 6. Привід регулюючого органу ядерного реактора працює наступним чином. Перед монтажем приводу регулюючого органу на внутрішній поверхні кожуха 1 на ділянці фланця 2 кріплення до патрубка кришки реактора 6 встановлюють вставку з пористого проникного стійкого в теплоносії першого контуру матеріалу та закріплюють її на внутрішній поверхні кожуха 1, наприклад за допомогою точкового зварювання. В якості пористого матеріалу може бути використаний, наприклад, металоволокнистий пористий матеріал пористістю 75 %, виго 64697 4 товлений методами порошкової металургії з волокон діаметром 30 мкм довжиною 3 мм, матеріал нержавіюча сталь 08×18Н10Т. Привід встановлюється на кришці 6 ядерного реактора з водою під тиском за допомогою фланця 2 кріплення до патрубка кришки реактора та фланця 7 патрубка 8 кришки реактора. До штанги 3 приєднується регулюючий орган (стрижень), наповнений матеріалом, що поглинає нейтрони (наприклад, матеріал, що включає бор). При нормальній експлуатації ядерного реактора штанга 3 приводу переміщує регулюючий орган примусово невеликими кроками, а за сигналом A3 (аварійний захист) регулюючий орган вводиться в активну зону реактора за допомогою сили гравітації. У всіх режимах роботи ядерного реактора зазор 4 приводу заповнений теплоносієм першого контуру з відповідними параметрами (наприклад, для реакторів типу ВВЕР: 2 2 тиск до 180 кгс/см (робочий 160 кгс/см ), температура 320ºС). Вставка 5 з пористого проникного матеріалу не перешкоджає переміщенню штанги 3 приводу у всіх режимах його роботи в умовах наявності теплоносія першого контуру в зазорі 4, практично заглушуючи в ньому циркуляцію теплоносія. Це дозволяє забезпечити прийнятні температурні режими роботи двигунові приводу, що розміщений на зовнішній поверхні герметичного кожуха приводу і являє собою, наприклад, блок електромагнітів, що складається з тяглового, фіксуючого та замикаючого електромагнітів. Виготовлена експериментальна установка, що моделювала умови роботи приводу, та досліджено особливості природної конвекції в кільцевому зазорі та способи впливу на її інтенсивність. Об'єктом дослідження була робоча ділянка, яка являла собою вертикальну систему із двох співвісних труб, виготовлених з нержавіючої сталі. Діаметр зовнішньої труби складав 57 мм при товщині стінки 5,5 мм. Внутрішня труба мала зовнішній діаметр 42 мм при товщині стінки 3 мм. Кільцевий зазор в даній системі складав 2 мм. Внутрішня труба була заглушена денцями з обох боків. В якості опори внутрішньої труби була використана трубка діаметром 10 мм, яка була розміщена по осі робочої ділянки. Система охолодження являла собою теплообмінник довжиною 100 мм, закріплений на зовнішній трубі. На вхідному та вихідному трубопроводах були встановлені гільзи з термопарами для вимірювання температури охолоджуючої води. Витрата охолоджуючої води визначалась за допомогою мірної посудини. В якості теплоносія використовувалася дистильована вода, яка заповнювала об'єм, який обігрівався, та кільцевий зазор. Підведення теплоносія здійснювалося з бака, який був розміщений над живильним насосом. Насос був з'єднаний з робочою ділянкою трубопроводом, який був приєднаний до нижнього фланця зовнішньої труби і був споряджений арматурою для зливання води з робочої ділянки. Тиск в системі контролювався манометром. Для видалення повітря у верхній фланець була вмонтована трубка з вентилем. Теплове навантаження підводилось до нижньої частини зовнішньої труби за допомогою омічного нагрівача. Змінювання підведеного навантаження здійснювалось регулятором напру 5 ги, а вимірювання підведеної потужності - ватметром. Розподіл температури на робочій ділянці визначався за допомогою термопар. Для попередження втрат теплоти в довкілля нагрівач і зовнішня труба покривалась теплоізоляцією. Після заповнення установки та підйому тиску до (16-18) МПа вмикався нагрівач і кроками змінювалось теплове навантаження. При цьому подавалась вода в систему охолодження та витримувалась температура стінки в контрольному перерізі на відстані 100 мм вище теплообмінника на рівні (90-100)°С. При досягненні температури (340350)°С в об'ємі, що обігрівався (нижче кільцевого зазору) визначався відведений тепловий потік, що переносився природною конвекцією в кільцевому зазорі, який склав (1350-1460) Вт при підведеному тепловому потокові 1600 Вт. Тобто (84,3-91,3) % підведеного до нижньої частини кільцевого каналу теплового потоку передавалось до верхньої частини зазору. Після цього у зазорі на відстані 10 мм від нижнього краю внутрішньої труби були встановлені три пористі проникні вставки висотою 50 мм - кожна на відстані 320 мм одна від одної, виконані з волокон діаметром 30 мкм і довжиною 3 мм, пористістю 75 % з матеріалу - нержавіючої сталі. Найбільша величина теплового потоку, що підводився, Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 64697 6 не перевищила при цьому 250 Вт (15,6 % від підведеного до нижньої частини кільцевого каналу теплового потоку). Даний тип місцевих опорів забезпечив підтримання температури в контрольному перерізі на рівні не вище 35 °C при відключеній системі примусового водяного охолодження. Нерівномірність температури та пульсації температур були практично відсутні в кільцевому каналі вище від вставок. Це свідчить про практично повне заглушування природної конвекції в кільцевому каналі. В даних умовах підведений тепловий потік балансується втратами теплоти в довкілля та незначним аксіальним теплопереносом, викликаним мало інтенсивною природною конвекцією та теплопровідністю по стінках труб. В результаті проведених дослідів було встановлено наступне. розміщення в кільцевому каналі місцевих опорів у вигляді проникних пористих вставок забезпечує практично повне заглушування природної конвекції в цьому каналі; застосування пористих вставок дозволяє мінімізувати тепло перенесення, нерівномірність та пульсації температур в кільцевому каналі; застосування пористих вставок в зазорі дозволить забезпечити прийнятні температурні умови роботи двигуна приводу. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601