БЫСТРЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в быстрых импульсных исследовательских ядерных реакторах.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является быстрый импульсный исследовательский ядерный реактор, содержащий активную зону, выполненную с высотой h и шириной с и разделенную на две части, модулятор реактивности, установленный между частями активной зоны и выполненный в виде диска с диаметром d с коробчатым ободом, периферийная часть которого заполнена нейтронозамедляющим материалом, причем в ободе выполнен, по крайней мере, один вырез, а сам диск установлен на валу с возможностью вращения в вертикальной плоскости (см. Е.П. Шабалин В.Л. Аксенов и др. Высокопоточный импульсный исследовательский реактор на основе нептуния. Атомная энергия, т. 124, вып. 6, июнь 2018, стр. 311).
Модулятор реактивности известного быстрого импульсного исследовательского ядерного реактора снабжен одним диском. При вращении диска и совмещении выполненного в его ободе выреза с активной зоной происходит импульс генерации нейтронов в реакторе.
При возникновении аварийных ситуаций, связанных с обесточиванием систем реактора, происходит инерционное неконтролируемое вращение диска модулятора реактивности с возможностью останова выреза в ободе диска модулятора в области между частями активной зоны, что может привести к повышению реактивности реактора.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности регулирования положения выреза диска модулятора реактивности относительно активной зоны при возникновении аварийных ситуаций, и, соответственно, гарантированного введения в область между частями активной зоны части диска, заполненного нейтронозамедляющим материалом, понижающим реактивность реактора, что, в свою очередь, негативно влияет на ядерную безопасность реактора в целом.
Задачей настоящей полезной модели является повышение ядерной безопасности и надежности быстрого импульсного исследовательского ядерного реактора в аварийном режиме.
Техническим результатом настоящей полезной модели является гарантированное введение в область между частями активной зоны части диска, полностью заполненной нейтронозамедляющим материалом и, как следствие, обеспечение перевода реактора в подкритическое состояние при аварийном режиме.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном быстром импульсном исследовательском ядерном реакторе, содержащем активную зону, выполненную с высотой h и шириной с и разделенную на две части, модулятор реактивности, установленный между частями активной зоны и выполненный в виде диска с диаметром d с коробчатым ободом, периферийная часть которого заполнена нейтронозамедляющим материалом, причем в ободе выполнен, по крайней мере, один вырез, а сам диск установлен на валу с возможностью вращения в вертикальной плоскости
а
согласно полезной модели модулятор реактивности содержит второй диск того же диаметра d, что и первый диск с вырезом, при этом вырезы в обоих дисках выполнены прямоугольной формы с размером выреза b равному высоте активной зоны h и размером выреза  равному ширине активной зоны с, второй диск установлен на полом валу с зазором соосно первому диску с возможностью вращения в противоположном направлении с помощью редуктора, установленного с возможностью поворота на оси вращения дисков модулятора реактивности, причем редуктор снабжен грузом, а устройство снабжено упором и электромагнитом, установленными неподвижно, при этом максимальный угол поворота редуктора от места установки упора до места установки электромагнита определяют по формуле:
где ∝ - максимальный угол поворота редуктора от места установки упора до места установки электромагнита, град;
d - диаметр дисков модулятора, м;
а
, b - размеры выреза в диске модулятора реактивности, м.
Гарантированное введение в область между частями активной зоны части диска, полностью заполненной нейтронозамедляющим веществом и, как следствие, обеспечение перевода реактора в подкритическое состояние при аварийном режиме обеспечивают путем снабжения модулятора реактивности вторым диском с вырезом, а самого устройства - редуктором, снабженного грузом, упором и электромагнитом. При этом выбором максимального угла поворота редуктора от места установки упора до места установки электромагнита ∝ обеспечивают гарантированное введение в область между частями активной зоны части диска, полностью заполненной нейтронозамедляющим материалом. При величине угла поворота редуктора, меньшей максимального угла поворота редуктора от места установки упора до места установки электромагнита, ∝ область совмещения вырезов дисков модулятора реактивности полностью не смещается за пределы активной зоны, что может привести к повышению реактивности реактора. Выбором величины угла поворота редуктора не большей максимального угла поворота редуктора от места установки упора до места установки электромагнита ∝ обеспечивают исключение прокручивания дисков модулятора реактивности с возможным введением по крайней мере одного из вырезов дисков модулятора реактивности в область между частями активной зоны.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема быстрого импульсного исследовательского ядерного реактора.
а
Быстрый импульсный исследовательский ядерный реактор содержит активную зону 1, разделенную на две части. Активная зона 1 выполнена с высотой h и шириной с. Модулятор реактивности 2 установлен между частями активной зоны 1 и состоит из двух расположенных с зазором друг к другу соосных дисков 3 и 4 соответственно одинакового диаметра d. Диски 3 и 4 снабжены коробчатыми ободами, в каждом из которых выполнен, по крайней мере, один вырез прямоугольной формы с размерами  и b. Вырезы в дисках 3 и 4 обозначены 5 и 6 соответственно. Каждый из дисков модулятора неподвижно соединен с соответствующим валом, при этом вал 7 диска 3 является осью вращения дисков модулятора реактивности 2 и расположен соосно внутри полого вала 8 диска 4. На оси вращения дисков 3 и 4 модулятора реактивности 2 (на валу 7) расположен редуктор 9, установленный с возможностью вращения вокруг оси вращения дисков 3 и 4 модулятора реактивности 2. Максимальный угол поворота редуктора 9 от места установки упора 11 до места установки электромагнита 12 определяют по формуле:
где ∝ - максимальный угол поворота редуктора от места установки упора до места установки электромагнита, град;
d - диаметр дисков модулятора, м;
а
, b - размеры выреза в диске модулятора реактивности, м.
Редуктор 9 обеспечивает вращение дисков 3 и 4 модулятора реактивности 2 в противоположном направлении с одинаковой угловой скоростью. На редукторе 9 закреплен груз 10, предназначенный для создания момента силы тяжести, вызывающий поворот редуктора 9 на максимальный угол поворота редуктора 9 от места установки упора 11 до места установки электромагнита 12 ∝. Максимальный угол поворота редуктора 9 от места установки упора 11 до места установки электромагнита 12 ∝ ограничивают упор 11 и электромагнит 12, установленные неподвижно.
Быстрый импульсный исследовательский реактор работает следующим образом.
а
При работе быстрого импульсного исследовательского ядерного реактора на мощности диски 3 и 4 модулятора реактивности 2, установленного между частями активной зоны 1, осуществляют вращение в противоположные стороны. Активная зона 1 выполнена с высотой h=0,4 м и шириной с=0,48 м. Диски 3 и 4 выполнены с диаметром d=3,4 м. Вращение дисков 3 и 4 модулятора реактивности 2 в противоположном направлении с одинаковой угловой скоростью осуществляют с помощью редуктора 9. При вращении дисков 3 и 4, установленных на валах 7 и 8 соответственно, модулятора реактивности 2 происходит совмещение областей вырезов 5 и 6 дисков 3 и 4, в результате которого происходит импульс генерации нейтронов. Вырезы выполнены равными с размерами =0,48 м и b=0,4 м соответственно. При вращении дисков 3 и 4 с одинаковой угловой скоростью совмещение областей вырезов 5 и 6 дисков 3 и 4 остается неподвижным относительно активной зоны 1 и совпадает с областью между частями активной зоны 1, при этом положение редуктора 9 фиксируют с помощью электромагнита 12.
В случае аварийной ситуаций с обесточиванием электромагнита 12, редуктор 9 перестает уравновешиваться усилием электромагнита 12 и осуществляет поворот под действием силы тяжести груза 10 и фиксируется упором 11, установленным неподвижно. Максимальный угол поворота редуктора 9 от места установки упора 11 до места установки электромагнита 12 ∝ составляет 19°. Редуктор 9 обеспечивает поворот на угол ∝ области совмещения вырезов 5 и 6 дисков 3 и 4 за пределы активной зоны 1, а в области между частями активной зоны 1 смещается часть диска, полностью заполненная нейтронозамедляющим материалом. Таким образом, исключают возможность размещения области совмещения вырезов 5 и 6 дисков 3 и 4 в области между частями активной зоны 1 и гарантированно вводят в область между частями активной зоны 1 части по крайней мере одного из дисков 3 или 4, полностью заполненной нейтронозамедляющим материалом, и как следствие, обеспечивают перевод реактора в подкритическое состояние при аварийном режиме.