УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ В ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ ТВЭЛОВ В РЕЖИМЕ ИМПУЛЬСНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ МОЩНОСТИ

Заявляемое техническое решение относится к классу устройств, для испытания материалов в исследовательских ядерных реакторах и предназначено, в частности, для испытания твэлов в режиме импульсного увеличения мощности.
Для изучения поведения твэлов новых и усовершенствованных конструкций и обоснования их работоспособности в исследовательских реакторах проводят испытания в стационарных, переходных и аварийных режимах. Одним из видов испытаний является режим, моделирующий импульсное увеличение мощности твэлов. По результатам испытаний определяют предельные значения энергии в зависимости от выгорания топлива и условий охлаждения, при которых происходят разгерметизация оболочки твэлов и фрагментация топлива.
Известно, что подобные испытания проводили в импульсных реакторах [Asmolov V.S., Deniskin V.P., Egorova L.A., Lunin G.L., Pavshuk V.A.. Results of the Testing of Fuel Elements of the WWER-1000 Type in Simulated Accident Conditions with Rising Reactivity on Pulsed IGR and GIDRA Reactors //Severe Accidents in Nuclear Power Plants; Proc. Int. Sympos., Sorrento, 21-25 March, 1988. IAEA, Vienna, 1988, v. 1, 2, p.235.]. К недостаткам таких испытаний относится то, что они проводятся при условиях, которые существенно отличаются от номинальных по исходной линейной мощности, температуре и режиму охлаждения.
Известно устройство для испытания твэлов в режиме аварийного введения реактивности, которое используется в реакторе МИР [Способ и устройство для испытания твэлов в режиме реактивностной аварии в стационарно работающем исследовательском ядерном реакторе. Патент №2243605 от 11.02.2003. - Бюлл. «Изобретение и полезные модели», 2004, №36, с.980-981]. Оно содержит подвеску с тремя укороченными твэлами и кольцевой поглощающий экран, который в исходном положении экранирует твэлы. Под действием гидропривода экран перемещается вертикально вверх и, тем самым, освобождая твэлы, обеспечивает необходимый импульс мощности. Компенсация вводимой при перемещении экрана положительной реактивности обеспечивается перемещением дополнительного поглотителя, который в исходном положении находится в нижней части активной зоны, жестко связан с первым и имеет аналогичную поглощающую способность. Окончание импульса обеспечивается сбросом аварийной защиты реактора, срабатывание которой происходит от реле времени.
Недостатком устройства является то, что испытывать можно только «короткие» твэлы, длина которых не превышает половину высоты активной зоны реактора.
Предлагаемое решение устраняет указанный недостаток.
Это обеспечивается тем, что устройство для испытания в исследовательском ядерном реакторе твэлов в режиме импульсного увеличения мощности, включающее два независимых канала реактора, один из которых содержит подвеску с экспериментальными твэлами и окружающий ее кольцевой рабочий орган, состоящий по высоте из двух жестко связанных частей, причем его верхняя часть, в исходном состоянии находящаяся на уровне активной зоны, содержит поглощающий материал и экранирует экспериментальные твэлы, второй канал также содержит кольцевой рабочий орган, состоящий по высоте из двух жестко связанных частей, причем длина этих частей равна длине соответствующих частей рабочего органа в первом канале, но только нижняя часть содержит поглощающий материал, в количестве, которое обеспечивает равенство по вводимой реактивности с верхней частью рабочего органа в первом канале, верхние части рабочих органов в обоих каналах в исходном состоянии совмещены по высоте, и оба рабочих органа соединены с гидроприводом, под действием которого они имеют возможность синхронно перемещаться вверх.
При перемещении каналов вверх в первом канале реализуется импульс мощности, а синхронное перемещение рабочего органа во втором канале, содержащего поглощающий материал, в количестве, которое обеспечивает равенство по вводимой реактивности с верхней частью рабочего органа в первом канале, обеспечивает компенсацию положительной реактивности,
Прекращение импульса обеспечивается сбросом аварийной защиты реактора, срабатывание которой происходит от реле времени, используемого для регулирования продолжительности импульса мощности.
На прилагаемом рисунке изображено устройство для испытания в исследовательском ядерном реакторе твэлов в режиме импульсного увеличения мощности: где а) - нижнее положение рабочих органов, б) - верхнее положение рабочих органов.
Устройство включает в себя:
1 - первый канал;
2 - подвеску с экспериментальными твэлами
3 - кольцевой рабочий орган первого канала;
4 - второй канал;
5 - кольцевой рабочий орган второго канала;
Устройство собирается и работает следующим образом. В первый канал 1 устанавливают подвеску с экспериментальными твэлами 2. Снаружи помещают кольцевой рабочий орган первого канала 3 и выставляют по высоте так, чтобы обеспечивалась экранировка экспериментальных твэлов. Во второй канал 4 устанавливают рабочий орган второго канала 5 таким образом, чтобы положение верхних частей рабочих органов в каналах совпадало. Оба рабочих органа подключают к гидроприводу.
Реактор выводят на заданный уровень мощности, при котором обеспечиваются требуемые параметры охлаждающего теплоносителя и линейная мощность экспериментальных твэлов. В заданный момент времени с помощью гидропривода оба рабочих органа (3 и 5) с заданной скоростью перемещают вверх. В результате исчезновения экранировки твэлов от нейтронного потока верхней частью кольцевого рабочего органа первого канала 3 происходит импульсное увеличение мощности экспериментальных твэлов. Синхронное перемещение рабочего органа второго канала 5 обеспечивает компенсацию реактивности, вводимой в первом канале. По сигналу реле времени происходит срабатывание аварийной защиты реактора, что обеспечивает прекращение импульса мощности и останов реактора.
Использование заявляемого устройства для испытания в исследовательском ядерном реакторе твэлов в режиме импульсного увеличения мощности позволит расширить экспериментальные возможности реактора.