ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ
ACTUATOR OF CONTROL AND PROTECTION SYSTEM OF REACTOR PLANT

Настоящее изобретение относится к ядерной технике и может быть применено в исполнительном механизме (ИМ) системы управления и защиты (СУЗ) обычного исполнения или высокотемпературной реакторной установки (РУ).
Близким по совокупности существенных признаков к изобретению является исполнительный механизм системы управления и защиты ядерного реактора, содержащий канал, внутри которого коаксиально расположена штанга, привод, соединенный посредством штанги с рабочим органом (РО), расположенным в теплоносителе активной зоны реактора с возможностью введения в активную зону реактора под действием привода и/или выталкивающей силы теплоносителя (см. «Безопасность ядерных технологий и окружающей среды», №1, 2012 г., с.66-71).
Известное устройство описано на функциональном уровне, без конкретизации конструкционного исполнения,. в связи с чем в РУ с высокими температурами возникают следующие проблемы, требующие решения:
- отсутствие защиты привода от высоких температур (до 540-640°C), что может привести к его ненадежному функционированию;
- наличие ударной нагрузки на привод при аварийном срабатывании;
- наличие изгибающих подвижную штангу сил, что может привести к застреванию и ненадежному функционированию;
- отсутствие радиационной защиты на пути от активной зоны к приводу.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание надежного исполнительного механизма СУЗ РУ.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение тепловой защищенности соединительных и корпусных частей ИМ СУЗ. Кроме того, техническим результатом являются исключение ударных нагрузок непосредственно на привод ИМ, исключение искривления штанги и радиационная защита привода от потока нейтронов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном исполнительном механизме системы управления и защиты ядерного реактора, содержащем привод, канал, внутри которого коаксиально расположена штанга, соединяющая привод с рабочим органом, который расположен под активной зоной реактора с возможностью введения в активную зону реактора под действием привода и/или выталкивающей силы теплоносителя,
согласно изобретению канал выполнен в виде направляющей трубы, внутри которой коаксиально расположены трубчатые теплоизоляционные элементы, при этом штанга расположена внутри трубчатых теплоизоляционных элементов, выполненных по крайней мере двухслойными и из по меньшей мере двух цилиндрических трубчатых элементов.
Использование такой конструкции тепловой защиты позволяет во всех направлениях снизить теплопередачу со стороны реакторного пространства, что, в свою очередь, защищает привод от высоких температур и повышает надежность функционирования исполнительного механизма.
Помимо этого, слои и цилиндрические трубчатые элементы могут быть выполнены из металла и теплозащитного материала с низкой теплопроводностью, которые чередуются и по слоям и по цилиндрическим трубчатым элементам.
Кроме того, трубчатые теплоизоляционные элементы могут быть выполнены охлаждаемыми.
Кроме того, трубчатые теплоизоляционные элементы могут быть выполнены с возможностью подвода и отвода охлаждающей жидкости.
Кроме того, исполнительный механизм может быть снабжен радиационной защитой, установленной внутри штанги и внутри кольцевого пространства между штангой и направляющей трубой.
Кроме того, на внутренней стороне направляющей трубы может быть установлен подшипник.
Кроме того, штанга может быть снабжена упорами.
Кроме того, внутри направляющей трубы может быть коаксиально расположена вспомогательная труба.
Кроме того, на вспомогательной трубе может быть закреплен демпфер. Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 изображен ИМ СУЗ РУ (на этой и следующих фигурах изображены продольные сечения).
На фиг. 2 изображена кольцевая компоновка труб и теплоизоляционных элементов.
На фиг. 3 изображена компоновка теплоизоляционных элементов и радиационной защиты.
На фиг. 4 изображен демпфер.
На фиг. 5 изображены трубчатые элементы с чередованием материалов по слоям.
На фиг. 6 изображены чередующиеся цилиндрические трубчатые элементы.
ИМ СУЗ содержит направляющий канал, выполненный в виде направляющей трубы (1), сверху закрепленной на опорно-теплозащитной конструкции (2), а снизу погруженной в теплоноситель РУ (а). Сверху на направляющую трубу (1) установлен привод (3) с подвижным якорем (4), соединенным через байонет (5) с верхней частью подвижной штанги (6). Нижняя часть штанги также посредством байонета (7) соединена с рабочим органом (8). Внутри направляющей трубы (1) коаксиально ей расположена вспомогательная труба (9). Штанга (6) расположена коаксиально вспомогательной трубе (9) внутри нее. В верхней части направляющей трубы прикреплен демпфер с тарельчатыми пружинами (10). Вспомогательная труба (9) закреплена верхним концом на демпфере, а ниже ее на внутренней стороне направляющей трубы установлен уплотняющий подшипник (11). Штанга снабжена упорами (12), расположенными под демпфером (10). Внутри штанги установлена радиационная защита (13), а внутри кольцевого пространства между штангой и направляющей трубой у уплотняющего подшипника (11) установлена кольцевая радиационная защита (14). Между направляющей трубой, штангой и вспомогательной трубой расположены трубчатые теплоизоляционные элементы (15), (16).
Исполнительный механизм СУЗ РУ работает следующим образом.
Тепловой поток со стороны реакторного пространства распространяется по металлическим элементам конструкции труб к приводу, соединительным и другим частям ИМ СУЗ, что может привести к их ненадежному функционированию. Для повышения термического сопротивления соединительных и корпусных частей ИМ СУЗ обеспечивается ограничение теплового потока со стороны реакторного пространства посредством расположения между направляющей трубой (1), штангой (6) и вспомогательной трубой (9) трубчатых теплоизоляционных элементов (15), (16), выполненных по крайней мере двухслойными и из по меньшей мере двух цилиндрических трубчатых элементов.
Тепловая защита, выполненная указанным выше образом позволяет снижать величину теплового потока при прохождении каждого трубчатого теплоизоляционного элемента, тем самым защищая привод, соединительные и другие части ИМ СУЗ от высоких температур и повышая надежность функционирования исполнительного механизма.
Для дополнительного повышения термического сопротивления соединительных и корпусных частей ИМ СУЗ трубчатые теплоизоляционные элементы могут быть выполнены по крайней мере двухслойными и из по меньшей мере двух цилиндрических трубчатых элементов, причем слои и цилиндрические трубчатые элементы выполняются из металла и теплозащитного материала с низкой теплопроводностью, которые чередуются и по слоям и по цилиндрическим трубчатым элементам. При вышеуказанном чередовании металла и теплозащитного материала с низкой теплопроводностью в конструкции каждого из трубчатых теплоизоляционных элементов, расположение металлических и теплозащитных цилиндрических трубчатых элементов приобретает характер «шахматного порядка». При этом металлические цилиндрические трубчатые элементы соединяются между собой для создания несущей части каждого из трубчатых теплоизоляционных элементов, а теплозащитные цилиндрические трубчатые элементы фиксируются в промежутках между металлическими цилиндрическими трубчатыми элементами, образованных за счет «шахматного порядка».
Тепловая защита, выполненная указанным выше образом позволяет снизить величину теплового потока, проходящего через теплозащитные цилиндрические трубчатые элементы, и, тем самым, дополнительно повышает защиту привода от высоких температур и надежность функционирования исполнительного механизма.
Для дополнительного увеличения термического сопротивления соединительных и корпусных частей ИМ СУЗ трубчатые теплоизоляционные элементы могут быть выполнены охлаждаемыми и с возможностью подвода и отвода охлаждающей жидкости. Это позволит еще больше снизить величину теплового потока, проходящего через трубчатые теплоизоляционные элементы.
ИМ СУЗ также может быть снабжен подшипником, который установлен на внутренней стороне направляющей трубы. Это позволит предохранить штангу от искривления, заедания и застревания.
Помимо этого ИМ СУЗ может быть снабжен демпфером, который закреплен на вспомогательной трубе, а штанга ИМ может быть снабжена упорами. Это позволит предохранить привод ИМ от ударной нагрузки непосредственно на него.
Кроме того, ИМ СУЗ может быть снабжен радиационной защитой, установленной внутри штанги и внутри кольцевого пространства между штангой и направляющей трубой. Это позволит обеспечить защиту привода ИМ от потока нейтронов со стороны активной зоны.
Таким образом, за счет использования в исполнительном механизме системы управления и защиты ядерного реактора вышеуказанных конструкционных элементов полностью обеспечивается достижение технического результата.