УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ В ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ ТВЭЛОВ В РЕЖИМАХ С ИЗМЕНЕНИЕМ МОЩНОСТИ

Заявляемое техническое решение относится к классу устройств для испытания материалов в исследовательских ядерных реакторах и предназначено, в частности, для испытания твэлов в режимах с изменением мощности в исследовательском ядерном реакторе с целью увеличения амплитуды и скорости изменения мощности.
Для изучения поведения твэлов новых конструкций и обоснования работоспособности их испытывают в исследовательских реакторах в различных режимах, в том числе - в переходных с изменением мощности. В качестве примеров таких режимов можно привести скачкообразное увеличение мощности и циклическое ее изменение, характерное для слежения за нагрузкой сети. И в том, и в другом случае мощность меняется в 1,5-2 раза в течение 10-20 минут. Однако существуют исходные события, при которых амплитуда изменения мощности больше, а реализуются такие изменения быстрее.
Известно устройство для испытания твэлов в режиме изменения мощности [Андреев В.И., Егоренков П.М., Колядин В.И. и др. Применение газообразного поглотителя для испытаний твэлов в нестационарных режимах. // Атомная энергия, т.51, вып.5, 1981, с.302-304.], в котором испытываемые твэлы размещены во внутриреакторном облучательном устройстве, вокруг которого расположен экран в виде трубчатой спирали с газообразным поглотителем, соединенной с внереакторным стендом, поддерживающим требуемое давление газа. После вывода реактора на требуемую мощность и работы в течение заданного времени экраны подключают к емкости, в которой давление меньше исходного. За счет уменьшения концентрации газа в трубках поглощающая способность экранов уменьшается, плотность потока нейтронов и, соответственно, мощность твэлов увеличивается. При увеличении давления газообразного поглотителя в экранах мощность твэлов снижается.
К недостаткам указанного устройства относится необходимость значительных капитальных затрат для создания стенда с газообразным поглотителем и существенных усилий для исключения аварийных ситуаций с вводом положительной реактивности, связанных с утечкой поглощающего газа из контура стенда из-за возможных его повреждений. Кроме того, не обеспечивается требуемая скорость увеличения мощности твэлов.
Известно устройство для испытания твэлов в режиме изменения мощности [Цыканов В.А., Грачев А.Ф., Клочков Е.П. и др. Устройства для облучения твэлов в реакторах СМ-2 и МИР при переменных режимах работы // Атомная энергия, 1985, Т.58, вып.2, с.97-100.], содержащее один твэл и экран, состоящий из нескольких поглощающих стержней. Экран может эксцентрично поворачиваться относительно твэла, и тем самым, изменять его мощность.
Устройство обладает следующими недостатками:
- одновременно можно испытывать только один твэл;
- амплитуда изменения мощности недостаточна.
Задачей предлагаемого решения является обеспечение возможности одновременного испытания нескольких твэлов с увеличенной скоростью и амплитудой изменения мощности.
Эта задача решается в устройстве для испытания в исследовательском ядерном реакторе твэлов в режимах с изменением мощности, включающем корпус канала, поворотный блок, содержащий наружный и внутренний сегментные поглощающие экраны и имеющий возможность поворота с заданной скоростью на 180°, исследуемые твэлы, размещаемые с одной стороны устройства между наружным и внутренним сегментными поглощающими экранами равномерно по окружности на одинаковом расстоянии от вертикальной оси.
Для возможности регулирования амплитуды изменения мощности в разных экспериментах наружный и внутренний сегментные поглощающие экраны выполнены из отдельных поглощающих элементов, количество которых может варьироваться.
На прилагаемом рисунке изображен пример исполнения устройства для испытания в исследовательском ядерном реакторе твэлов в режимах с изменением мощности. Цифрами обозначены:
1 - корпус канала;
2 - поворотный блок;
3 - наружный поглощающий экран;
4 - внутренний поглощающий экран;
5 - твэл;
6 - гидравлический макет твэла.
Указанное устройство собирается и работает следующим образом. Изготавливают поворотный блок (2), оснащенный наружным (3) и внутренним (4) сегментными поглощающими экранами, причем радиусы, на которых размещены экраны, выбирают таким образом, чтобы между ними оставалось расстояние, превышающее диаметр, испытываемых твэлов. Поворотный блок (2) соединяют со сборкой, в которой равномерно по окружности с соответствующим диаметром установлены рядом друг с другом твэлы (5) и их гидравлические макеты (6). Полученную конструкцию устанавливают в корпус канала (1). Поворотный блок (2) выставляют так, чтобы наружный (3) и внутренний (4) сегментные поглощающие экраны перекрыли испытываемые твэлы (5), и соединяют его с приводом, обеспечивающим возможность поворота блока (2) на 180° вокруг оси устройства за заданное время. Реактор выводят на мощность, при которой на твэлах реализуется требуемая линейная мощность. В заданный момент времени подключают привод. В результате наружный (3) и внутренний (4) сегментные поглощающие экраны поворотного блока (2) за заданное время переводятся в положение диаметрально противоположное исходному. Происходит увеличение мощности испытываемых твэлов. При необходимости поворотный блок с помощью привода возвращают в исходное положение и, соответственно, уменьшают мощность твэлов. Расчеты показывают, что максимальное изменение мощности различных типов твэлов при перемещении поворотного блока из одного крайнего положения в другое составляет 3,5-4 раза.