УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, В КОТОРОМ ВЫПОЛНЕН КАНАЛ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ
DEVICE FOR SAMPLING LIQUID METAL HEAT CARRIER OF NUCLEAR REACTOR, IN WHICH THERE IS CHANNEL FOR SAMPLING

Изобретение относится к устройствам для взятия проб в жидком или текучем состоянии и может быть использовано в ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для отбора проб расплавленного теплоносителя.
Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для отбора проб жидкометаллического теплоносителя ядерного реактора, в котором выполнен канал для отбора проб, содержащее емкость для фиксации пробы и трубопровод для подключения емкости к линии вакуум-насоса (патент на полезную модель РФ №24730, опубл. 20.08.2002, МПК G01N 1/00).
Известное устройство снабжено механизмом вертикального перемещения, соединенным с емкостью. Внутри емкости с образованием зазора относительно ее боковой поверхности размещен стержень. Стержень на нижнем конце имеет уплотнительный элемент для герметизации емкости до и после отбора пробы и может перемещаться в вертикальном направлении с помощью дополнительного устройства вертикального перемещения. Устройство и механизм вертикального перемещения стержня и емкости расположены на крышке реактора, а емкость со стержнем - внутри реактора. Для соединения емкости с механизмом вертикального перемещения в крышке реактора выполнен вертикальный канал для отбора пробы.
Забор пробы осуществляется следующим образом. С помощью механизма вертикального перемещения емкость погружают в теплоноситель, где выдвигают вниз расположенный в ней стержень устройством вертикального перемещения стержня, в результате чего внутренний объем емкости сообщается с теплоносителем в реакторе и наполняется теплоносителем. После заполнения емкости теплоносителем стержень задвигают обратно в емкость, и уплотняющий элемент на конце стержня герметизирует емкость, фиксируя, таким образом, в ней отобранную пробу теплоносителя. После этого емкость вынимают за пределы реактора через канал в реакторе, где проба замораживается, труба демонтируется и передается в лабораторию для анализа.
Недостатками известного устройства является его громоздкость за счет механизмов перемещения, которые при эксплуатации устройства затесняют пространство на верхнем перекрытии реактора, а также невысокая радиационная безопасность из-за радиационного излучения через вертикальные каналы для отбора пробы.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение радиационной обстановки при отборе пробы и упрощение конструкции устройства для отбора пробы.
Техническим результатом изобретения является исключение опасности прямого прострельного излучения из активной зоны и снижение материалоемкости устройства.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для отбора проб жидкометаллического теплоносителя ядерного реактора, в котором выполнен канал для отбора пробы, содержащее емкость для фиксации пробы и трубопровод для подключения емкости к линии вакуум-насоса, согласно изобретению снабжено трубкой, один конец которой сообщен с емкостью, а второй расположен за пределами емкости, при этом емкость установлена снаружи боковой стенки реактора, канал выполнен наклонным в стенке реактора для прохода трубки устройства во внутриреакторное пространство, причем емкость снабжена днищем с отверстием, выполненным с возможностью его перекрытия.
Кроме того, на внешней поверхности емкости и трубки могут быть установлены нагревательные элементы с теплоизоляцией.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство отбора пробы теплоносителя ядерного реактора (фиг. 1).
Устройство отборы пробы содержит емкость 1 для фиксации отобранной пробы теплоносителя, выполненную, например, в виде вертикально ориентированной трубы, трубку 2 и трубопровод 3 для подключения к линии вакуум-насоса. Нижний торец емкости 1 герметично закрыт днищем, в котором выполнено отверстие 4 для выхода отобранной пробы с возможностью его перекрытия на период отбора пробы, например, замерзающим уплотнением или вентилем. Внутренний объем емкости 1 посредством трубопровода 3 подключен к линии вакуум-насоса (на чертеже не показан). Для подачи пробы теплоносителя в емкость 1 к ней одним концом присоединена трубка 2. Второй конец трубки 2, свободный, расположен за пределами емкости 1 ниже места сообщения трубки 2 с емкостью 1 и предназначен для погружения в теплоноситель. На внешней поверхности емкости 1 и трубки 2 также могут быть установлены нагревательные элементы 5, окруженные теплоизоляцией 6. Канал 7 в боковой стенке реактора выполнен наклонным.
Процесс отбора пробы заявляемым устройством представлен так же, как и в прототипе, на примере ядерного реактора со свинцовым теплоносителем БРЕСТ.
Устройство устанавливают в реактор, располагая емкость 1 снаружи боковой стенки ядерного реактора, например непосредственно в лаборатории. Трубку 2, выполненную соответствующей длины, протягивают до ядерного реактора и через наклонный канал 7 в боковой стенке реактора погружают свободным концом под уровень теплоносителя.
Для отбора пробы вакуум-насосом вакуумируют емкость 1, а следовательно, и сообщенную с ней трубку 2, в результате чего происходит подъем теплоносителя из бака реактора.
Вследствие перепада давления теплоноситель поступает по трубке 2 в емкость 1. Для поддержания теплоносителя в жидком состоянии наружные поверхности трубки 2 и емкости 1 могут обогреваться нагревательными элементами 5. Также емкость 1 и трубку 2 покрывают теплоизоляцией 6, что позволяет снизить энергозатраты на поддержание необходимой температуры теплоносителя в трубке 2 и в емкости 1 и защитить от перегрева корпус реактора в месте прохождения трубки 2.
После фиксирования необходимого объема пробы в емкости 1 процесс вакуумирования завершается, в результате чего оставшийся в установленной под углом к емкости 1 трубке 2 теплоноситель стекает обратно в реактор, а проба фиксированного объема остается в емкости 1.
Для анализа отобранной пробы открывают выполненный в днище емкости 1 выход 4 теплоносителя посредством размораживания уплотнения или открывания вентиля, вследствие чего отобранная проба выливается для исследования, например, в емкость для анализа 8. С целью обеспечения безопасности персонала при исследовании пробы емкость 1 и анализирующее оборудование располагают в защитной камере.
За счет размещения емкости 1 за стенками реактора и наличии трубки 2, сообщенной с емкостью 1, проба подается в емкость 1 без погружения последней под уровень теплоносителя, что исключает потребность в механизмах перемещения емкости, упрощая, тем самым, конструкцию устройства для отборы пробы и освобождая пространство на крышке реактора, а выполнение канала в боковой стенке реактора наклонным исключает нейтронное излучение через него (канал для отбора пробы) за пределы реактора.