Функции теплоносителя в активной зоне ядерной ЭУ. Эффективность рабочих органов

В любом ЯР требуется охлаждение СВР из-за захвата ими нейтронов, собственного радиационного разогрева, а также вследствие их нагрева окружающими конструкционными элементами АЗ и теплоносителем первого (основного) контура ЯР. СВР и окружающие их элементы выделяют значительное количества теплоты.

Теплоноситель во многих ЯР является замедлителем нейтронов, а в водографитовых и тяжеловодных — в большей степени поглотителем. Поэтому теплоноситель при изменении его состояния (например, переход в пар) или количества (вследствие разрыва трубопроводов контура) существенно влияет на нейтронно-физические характеристики АЗ.

Теплоноситель, окружающий СВР, является:

· охладителем;

· вредным поглотителем при управлении твердотельными органами и полезным при жидкостном управлении;

· средой, оказывающей сопротивление перемещению твердотельного ОУ (особенно его быстрому перемещению при аварийном сбросе) и создающей гидравлическое усилие на тяге серво-привода при выводе ОУ из АЗ;

· средой, ускоряющей движение ОУ в случае принудительного ввода жидкости в направлении его движения;

· средой, защищающей от излучения (особенно вверх, в направлении зала обслуживания);

· средой, выделяющей радиолитические газы (в том числе взрывоопасные);

· средой, транспортирующей газовые пузырьки радиолитических, вентилирующих и других газов.

Средство управления ЯР должно иметь высокую поглощающую способность, беспрепятственно входить в АЗ, иметь требуемую скорость установившегося движения в АЗ, заданную продолжительность разгона при вводе в АЗ и достаточное торможение в конце хода, а также требуемое гидравлическое усилие на ОР для вывода его из АЗ.

Таким образом, при создании высокоэффективного средства управления должны быть решены вопросы:

· гарантирована гидродинамическая устойчивость теплоносителя при уменьшении, прекращении и последующем восстановлении его подачи, а также при перемещении твердотельного ОУ.

· обеспечена теплотехническая надежность охлаждения, выбраны способы и устройства охлаждения, установлено влияние геометрии проточной части на теплотехнические характеристики СВР, определены температура стенок канала и ОУ;

· определено количество жидкости в АЗ (ее изменение относительно границ АЗ, стабильность поддержания, контроль);

· обеспечена защита от излучения (выбраны средства защиты, установлен характер изменения излучения по ходу ОУ);

· обеспечена защита от выделяющихся радиолитических газов (контроль их количества, выбор средств нейтрализации, нахождение способов разбавления смеси газов до допустимой концентрации взрывоопасных составляющих);

· создана система вентиляции (изучен механизм захвата радиолитических газов вентилирующими газами или охлаждающей жидкостью, обеспечена развязка гидравлического и газового трактов);

· изучен процесс активации вентилирующих газов (выбран газ, обеспечен его подвод и отвод, а также вывод газа за пределы АЗ и контура охлаждения);

· обеспечено поддержание водно-химического режима в контуре охлаждения (прежде всего показателя pH в зависимости от состава газов и других параметров);

· спроектирован гидроконтур (выполнена трассировка трубопроводов; предусмотрен контроль основных параметров; обеспечено транспортирование газо-водяной смеси по гидроконтуру, ее сепарация в сливном баке и сдувка газовой фазы из зон с малыми скоростями движения; исключено попадание заметного количества газа в циркуляционные насосы);

· спроектирован пневмоконтур (разработана система питания, выбран способ разводки трубопроводов, предусмотрен контроль параметров);

· обоснована безопасность реактора при различных авариях в контуре СУЗ (разрыв трубопроводов контура СУЗ, изменение тления газа в каналах, взрыв водородсодержащей газовой смеси и т. п.).

Для решения указанного комплекса вопросов необходима правильная организация проточной части всего тракта теплоносителя и, в первую очередь, исполнительных механизмов управления.