Реактор Большой Мощности Канальный (РБМК)

Конструкция ТВС и технологического канала

Вкачестве тепловыделяющего элемента в реакторе РБМК-1000используется закрытая с обоих концов циркониевая трубка диаметром 13,9 мм, толщиной стенки 0,9 мм и длиной около 3,5 м, заполненная таблетками топлива диаметром 11,5 мм и высотой 15 мм. Для уменьшения величины термического расширения топ-

ливного столба, таблетки имеют лунки. Начальная среда под оболочкой заполнена гелием под давлением 5 кгс/см2. Топливный столб фиксируется пружиной. Максимальная температура в центре

топливной таблетки может достигать 2100 °С. Реально эта температура не выше 1600°С, давление гелия до 17 кгс/см2, а температура наружней поверхности оболочки твэл около 300°С.

Тепловыделяющие элементы (твэлы) компонуются в тепловыделяющие сборки (ТВС) по 18 шт. в каждой; 6 шт. по окружности диаметром 32 мм и 12 штук – диаметром 62 мм. В центре – несущий стержень (рис. 2.14, сечение Б-Б).Твэлы в сборке скреплены через каждые полметра специальными дистанционирующими решетками.

Основным топливным блоком реактора является тепловыделяющая (или рабочая) кассета, состоящая из двух ТВС, соединенных общим несущим стержнем, штанги, наконечника и хвостовика. Таким образом, часть кассеты, располагающаяся в активной зоне, имеет длину около 7 м.

Кассеты омываются водой, при этом нет прямого контакта топлива с теплоносителем при нормальном режиме работы реактора.

Для получения приемлемого коэффициента полезного действия атомной станции необходимо иметь возможно более высокие температуру и давление генерируемого реактором пара. Следовательно, должен быть предусмотрен корпус, удерживающий теплоноситель при этих параметрах. Такой корпус − основной конструктивный элемент реакторов типа ВВЭР. Для реакторов РБМК роль корпуса играет большое количество прочных трубопроводов, внутри которых и размещаются кассеты. Такой трубопровод называется технологическим каналом (ТК), в пределах активной зоны он циркониевый и имеет диаметр 88 мм при толщине стенки 4 мм, в РБМК-10001661 технологический канал.

Тепловыделяющая сборка реактора РБМК

Рис. 2.14. Тепловыделяющая сборка реактора РБМК

Технологический канал (см. рис. 2.13) предназначен для размещения ТВС и организации потока теплоносителя.

Корпус канала представляет собой сварную конструкцию, состоящую из средней и концевых частей. Средняя часть канала выполнена из циркониевого сплава, концевые − из нержавеющей стали. Между собой они соединены переходниками сталь−цирконий. Корпус канала рассчитан на 23 года безаварийной работы, однако при необходимости на остановленном реакторе может быть извлечен дефектный корпус канала и на его место установлен новый.

Топливная кассета устанавливается внутри канала на подвеске, которая удерживает ее в активной зоне и позволяет с помощью РЗМ производить замену отработанной кассеты без останова реактора. Подвеска снабжена запорной пробкой, которая герметизирует канал.

Кроме того, в реакторе размещены каналы управления и защиты. В них располагаются стержни поглотители, датчики контроля энерговыделения. Размещение каналов управления в колоннах графитовой кладки автономно от технологических каналов.

Пространство между графитом и каналами заполнено газом, имеющим хорошую теплопроводность, малую теплоемкость и не оказывающим существенного влияния на ход цепной реакции. Лучший с этой точки зрения газ − гелий. Однакоиз-заего высокой стойкости он применяется не в чистом виде, а в смеси с азотом (на номинальном уровне мощности 80 % гелия и 20 % азота, при меньшей мощности азота больше, при 50 % номинальной может быть уже чистый азот).

Одновременно предотвращается контакт графита с кислородом, т.е. его окисление. Азотно-гелиеваясмесь в графитовой кладке продувается в направлении снизу вверх, это делается для достижения третьей цели – контроля целостности технологических каналов. Действительно, при течи ТК влажность газа на выходы из кладки и его температура увеличивается.

Для улучшения теплопередачи от графита к каналу при движении газа создается своеобразный лабиринт (рис. 2.15). На канал и отверстия блоков поочередно надеваются разрезные графитовые кольца высотой 20 мм каждое на участке 5,35 м в центре активной зоны. Таким образом, газ движется по схеме «графит – разрез кольца – стенка канала – разрез кольца – графит».

В РБМК-1000в качестве отражателя используется дополнительный слой графита вокруг активной зо

ны – по 0,5 м сверху и снизу и 1 м по цилиндрической поверхности. Он набирается из таких же блоков, но часть отверстий боковых колонн заглушена графитовыми же втулками.

Всего в графитовой кладке 14 слоев и 2488 вертикальных колонн.

2.6. Тепловыделяющий элемент

Твэл реактора РБМК (рис. 2.16) состоит из оболочки 1, топливного столба2, заглушки3, наконечника4 и пружинного фиксатора5.

Рис. 2.16. Твэл реактора РБМК

В качестве топлива используются таблетки из спеченной двуокиси урана. Диаметр таблетки 11,48±0,07 мм, высота – 15 мм. Для уменьшения величины термического расширения топливного столба таблетки на торцах имеют лунки. Радиальный зазор между топливом и оболочкой в холодном состоянии: минимальный – 0,11 мм, максимальный – 0,195 мм.

Таблетки топлива с обогащением 2,6 %, входящие в состав твэлов, имеют центральное осевое отверстие диаметром 2 мм. Экранные таблетки не имеют осевого отверстия и располагаются рядом с заглушкой (т.е. в центре активной зоны).

Оболочка твэла представляет собой трубу длиной 3611 мм, изготовленную из циркониевого сплава Э110 (цирконий + 1 % ниобия):

наружный диаметр − 13,58+−0,050,07 мм;

внутренний диаметр − 11,7+0,1 мм; Заглушка и наконечник также изготовлены из сплаваЭ-110.

Длина заглушки − 9,5 мм.

Между топливным столбом и наконечником располагается фиксатор, представляющий собой пружину переменного диаметра длиной 128 мм, изготовленную из проволоки диаметром 1,5 мм (материал – циркониевый сплав Ц2М). Масса проволоки − 0,006 кг, длина в распрямленном состоянии− 535 мм.

Начальная среда под оболочкой твэла – газ с объемной долей гелия не менее 99,0 % и давлением не менее (5,0÷7,0)×105 Па (5,0÷7,0 кгс/см2).

 

Таблица 2.2

Основные характеристики тепловыделяющих элементов

 

 

Наименование

Величина

 

 

Общая длина, мм

3640 ± 2

Длина топливного столба в холодном состоянии, мм

3432

Массовая доля U-235в смеси изотопов урана, %

2,4

Масс топлива в твэле , г

3629 ± 50

Масса урана в пучке из 18 твэлов, кг

57,35±0,80

 

 

Система управления и защиты в реакторе РБМК-1000

Для непрерывной работы реактора активная зона должна находиться в критическом состоянии. Следовательно, для работы реактора необходимо, чтобы активная зона имела избыточную реактивность для компенсации постепенного уменьшения количества делящегося материала в процессе выгорания, а также для компенсации изменения реактивности в связи с накоплением продуктов деления. Эту избыточную реактивность необходимо компенсировать все время, чтобы реактор находился в критическом состоянии при работе на стационарном уровне мощности. Такая задача решается с помощью органов регулирования, в которых применяются материалы, являющиеся сильными поглотителями нейтронов. Органы регулирования при этом выполняют следующие задачи:

•регулируют энерговыделение в активной зоне;

•осуществляют быструю остановку реактора;

•компенсируют быстрое и медленное изменение реактивности, обусловленное температурными колебаниями, накоплением продуктов деления и истощением делящегося материала.

Вреакторостроении для изменения нейтронного потока наиболее широкое распространение получил способ, при котором регулируется количество веществ, поглощающих нейтроны. Следует отметить, что очень большое сечение поглощения приведет к быстрому истощению поглощающего материала из-запревращения его ядер в другие ядра, которые не являются сильными поглотителями нейтронов. По этой причине сильные поглотители нейтронов используются большей частью в качестве выгорающих поглотителей, количество которых в активной зоне должно постепенно уменьшаться для компенсации уменьшения количества делящегося материала в процессе выгорания.

Для успешной работы в реакторных условиях материалы органов регулирования должны обладать такими свойствами, как механическая прочность, высокая коррозионная стойкость, химическая стабильность при рабочей температуре и облучении, относительно низкая плотность, чтобы орган регулирования мог быстро перемещаться, доступность и относительно низкая цена, хорошая обрабатываемость.

В СУЗ РБМК-1000 управление нейтронным потоком осуществляется введением в активную зонустержней-поглотителей,содержащих бор. Естественный бор состоит из двух изотопов (19 %10В и 81 %11В) и имеет более низкую поглощающую способность, чем10В. Бор редко используется в чистом виде, для изготовления стержней в основном применяется карбид бора (В4С)− тугоплавкий материал, имеющий точку плавления между 2340 и 2480°С. Для изготовления изделий из карбида бора в основном применяют методы порошковой металлургии. Основная проблема при использовании карбида бора заключается в его распухании в результате образования газообразного гелия по следующим нейтронным реакциям:

10B + n → 3 H+ 24 He; 10 B + n → 7 Li + 4 He.

Перемещение стержня-поглотителяосуществляется с помощью исполнительного механизма. Исполнительные механизмы работают в комплекте с указателями положения стержней в активной зоне, снабженнымисельсинами-датчиками,и ограничителями хода стержней в крайних положениях. Точность указателей ±50 мм. Информация о положении стержней выдается насельсины-указатели,работающие в индикаторномрежиме в паре ссельсин-датчикамии размещенные на мнемотабло СУЗ на БЩУ и на плато реактора в центральном зале.

Стержень-поглотительи исполнительный механизм образуют исполнительный орган. В состав СУЗ входят исполнительные органы, представленные в табл. 3.1.

Исполнительные органы РР предназначены для ручного регулирования поля энерговыделения, УСП – для ручного регулирования поля энерговыделения в нижней половине активной зоны. Их отличительные особенности – ввод снизу активной зоны и половинная длина относительно длины стержней РР.

Исполнительные органы АР, ЛАР входят в состав авторегуляторов мощности реактора, которые представлены следующими автоматическими регуляторами:

АРМ – регулятор малого уровня мощности;

1,2АР – два регулятора основного диапазона мощности, в работе может находиться только один регулятор, второй – в режиме готовности;

ЛАР – локальный автоматический регулятор мощности реактора, используется в основном диапазоне мощности; с помощью ЛАР осуществляется регулирование мощности 9−12 зон, на которые условно разбита активная зона реактора.

 

Исполнительные органы СУЗ

Таблица 3.1

 

 

 

 

 

Тип

Функция регулирующего органа

Количество*

РР

Ручное регулирование

110

УСП

Укороченные поглотители

 

 

(ручное регулирование)

32

АР

Автоматическое регулирование

8

ЛАР

Локальное автоматическое регулирование

12

ЛАЗ

Локальная аварийная защита

 

 

(предупредительная)

24

БАЗ

Быстродействующая аварийная защита

24

 

Итого

210

*Данные приведены для первой очереди Смоленской АЭС.

Исполнительные органы ЛАЗ выполняют функцию предупредительной защиты, вводятся в активную зону до момента снятия аварийного сигнала при аварийном превышении заданного уровня мощности в зонах регулирования ЛАР. Исполнительные органы ЛАЗ могут использоваться для ручного регулирования. Для возможности выполнения исполнительными органами ЛАЗ своих защитных функций логической схемой ЛАЗ накладываются ограничения на их положение в активной зоне. Исполнительные органы ЛАЗ используются также для реализации режима перекомпенсации (ПК-АЗ).Режим ПК предназначен для дополнительного ввода в

автоматическом режиме отрицательной реактивности во время аварийного снижения мощности АЗ-1,АЗ-2,управляемого снижения мощности (УСМ), осуществляемого включенным авторегулятором ЛАР или 1(2)АР. Необходимость дополнительного ввода отрицательной реактивности связана с тем, что исполнительные органы авторегулятора не могут обеспечить требуемую скорость аварийного снижения мощности.

Исполнительные органы БАЗ предназначены только для аварийного останова реактора. Для выполнения своих функций они должны постоянно находиться во взведенном состоянии.

Система управления и защиты в реакторе РБМК − практически единственное средство оперативного управления реактивностью, в том числе заглушения реактора и обеспечения подкритичности. То есть является элементом очень важным с точки зрения обеспечения ядерной безопасности РУ. Рассмотрим более подробно некоторые элементы СУЗ.

Стержни СУЗ

Внастоящее время на реакторах используются стержни СУЗ четырех типов.

Стержни РР (АР, ЛАЗ, ЛАР)

Их конструкция сложилось в результате усовершенствования конструкции стержней СУЗ реакторов первых очередей при внедрении мероприятий по повышению безопасности. Отличительной особенностью от предыдущих конструкций является то, что длина стержней СУЗ увеличена до 6,55 м (на первых очередях они имеют длину 5,5 м, на вторых − 6,2 м) и при положении стержней на ВК поглощающая часть находится на верхнем срезе активной зоны, а низ вытеснителя− на нижнем срезе активной зоны. Это обеспечивает ввод отрицательной реактивности во всем диапазоне перемещения и исключает ввод положительной реактивности во всех ситуациях, что не исключалось при прежней конструкции. Конструкция и расположение стержня РР канале СУЗ представлены на рис. 3.1.

Недостаток стержней данной конструкции − наличие большого столба воды (~ 2,5 м) между вытеснителем и поглотителем в районе телескопического соединения. Это является причиной большого положительного эффекта обезвоживания КО СУЗ в критическом состоянии.

С целью уменьшения данного недостатка при дальнейшем усовершенствовании этих стержней СУЗ разработана конструкция с утолщенным телескопом и юбочной конструкцией нижних поглотителей. Стержни данной конструкции внедрены на САЭС.

https://studfiles.net/html/611/144/html_aGh2HxA7Zd.6KXr/htmlconvd-yEH9u937x1.jpg

Рис. 3.1. Конструкция и расположение стержня РР канале СУЗ:

1 – сервопривод;2 – напорный трубопровод;3 – головка канала;4 – защитная пробка;5 – поглощающий стержень;6 – телескопическая штанга вытеснителя;7 – вытеснитель;8 – сливной трубопровод

После установки 25 стержней эффект обезвоживания КО СУЗ в критическом состоянии, измеренный на холодном реакторе, уменьшился на 0,1 β. После установки 50 стержней на 1, 2 блоках величина эффекта обезвоживания КО СУЗ уменьшается наβ. Стержни данной конструкции набираются в режимы РР, ЛАЗ.

Скорость ввода стержней в активную зону по сигналу от ключа управления 17−18 с, по сигналу аварийной защиты – 12 с.

Стержни быстрой аварийной защиты (БАЗ)

Они отличаются от предыдущих тем, что у них отсутствует вытеснитель и диаметр поглощающих элементов больше, чем у стержней РР. Кроме того, каналы для стержней БАЗ имеют пленочное охлаждение. Скорость ввода стержней БАЗ от ключа управления 6−7 с, по сигналу БАЗ – 2,5 с. Эффективность стержней БАЗ составляет 2β. Имея такие характеристики, стержни БАЗ обеспечивают совместно с другими стержнями достаточную скорость ввода отрицательной реактивности (1β/с) по сигналу БАЗ и гарантировано глушат реактор.

Укороченные стержни поглотители УСП

Стержни УСП состоят из тех же конструкционных элементов, что и стержни РР: поглотителя из четырех звеньев длиной 4088 мм и вытеснителя из шести звеньев длиной 6700 мм. Ход стержней УСП − 3500 мм. Стержни УСП, в отличие от всех других типов стержней, вводятся в активную зону снизу. Вместо телескопического несущего элемента между поглотителем и вытеснителем установлен неподвижный несущий элемент. На всем пути перемещения стержня УСП сохраняется постоянный зазор между поглотителем и вытеснителем, величина зазора составляет 150 мм.

Наличие УСП а активной зоне реактора обусловлено такими конструктивными особенностями реактора РБМК-1000,как:

•наличие пара в верхней части активной зоны, приводящее к тому, что верхние части ДП полностью погруженных стержней СУЗ эффективнее нижних;

•запас реактивности на частично погруженных стержнях РР, АР реализуется в верхней части активной зоны;

•столбы воды между поглотителями и вытеснителями стержней СУЗ, находящихся на ВК, поглощают нейтроны лучше, чем вытеснители.

https://studfiles.net/html/611/144/html_aGh2HxA7Zd.6KXr/htmlconvd-yEH9u939x1.jpg

Рис. 3.2. Схема расположения стержней исполнительных механизмов СУЗ по высоте активной зоны реакторов РБМК

Все эти особенности приводят к тому, что поле энерговыделения смещается в нижнюю часть активной зоны. Для поддержания его формы, близкой к симметричной, предусмотрены УСП. У них длина поглощающей части 4 м, и они вводятся снизу.

Схема расположения стержней исполнительных механизмов СУЗ по высоте активной зоны реакторов РБМК и их геометрические размеры приведены на рис. 3.2.

С физической точки зрения стержни СУЗ характеризуются эффективностью (физическим весом), интегральной и дифференциальной характеристиками (табл. 3.2).

Эффективность стержня СУЗ или физический вес – это реактивность, которую стержень может скомпенсировать при введении в

активную зону и, соответственно, высвободить при извлечении из активной зоны.

Эффективность воздействия стержня на реактивность определяется долей нейтронов, поглощенных им в активной зоне, а также дополнительной утечкой нейтронов из реактора, вызванной деформацией нейтронного поля в зависимости от формы, размеров стержня и места его расположения в активной зоне, эффект утечки может составлять 50 % эффекта поглощения.

 

 

Таблица 3.2

Средняя эффективность стержней РР

в различных состояниях реактора

 

 

 

 

Состояние активной зоны

Наличие воды

Средний вес

 

в КО СУЗ

стержня × 10−5а.е.

 

Горячее на мощности

Есть

46

 

Разогретое разотравленное,

Есть

40

 

с водой в КМПЦ

Нет

57

 

Холодное разотравленнное,

Есть

32

 

с водой в КМПЦ

Нет

49

 

Разогретое разотравленное,

Есть

51

 

без воды в КМПЦ

Нет

69

 

Холодное разотравленнное,

Есть

45

 

без воды в КМПЦ

Нет

62,5

 

Эффективность стержня СУЗ определяется относительным распределением нейтронного потока по радиусу реактора и пропорциональна величине (Φ / Φ)2 , гдеΦ − плотность потока

нейтронов в канале со стержнем СУЗ, Ф − среднее значение относительного распределения плотности потока нейтронов по радиусу реактора.

Эффективность стержня СУЗ без воды выше, чем эффективность стержня с водой, что объясняется поглощением части нейтронов в воде, омывающей стержень.

При сливе воды из КО СУЗ стержни лишаются «водного экрана», поток тепловых нейтронов, падающих на них, увеличивается, что приводит к увеличению эффективности стержня.

Увеличение эффективности стержней СУЗ при сливе воды из КМПЦ происходит за счет увеличения длины миграции нейтронов

вреакторе (уменьшается поглощение в воде).

Вцелом величина абсолютной эффективности стержня СУЗ зависит от размеров реактора (радиус), физических свойств активной зоны (длина миграции), размеров стержня СУЗ (радиус, длина), его поглощающих свойств и места расположения в активной зоне (относительное распределение нейтронного потока в канале со стержнем СУЗ).

 

Снижение положительного эффекта реактивности при обезвоживании КО СУЗ

Кардинальное решение проблемы в части существенного снижения положительного эффекта реактивности при обезвоживании КОСУЗ до безопасной (менее 1 βэф) величины− внедрениекластерных регулирующих органов (КРО).

При использовании КРО взамен штатных стержней:

•не требуется разделение КО СУЗ на два независимых контура, так как при этом снижение положительного эффекта реактивности обезвоживания КО СУЗ достигается путем существенного уменьшения количества воды в каналах СУЗ за счет конструктивного исполнения КРО;

•не требуется дополнительного останова и переформирования загрузки энергоблока, так как установка КРО осуществляется поэтапно в процессе плановой замены стержней СУЗ, выработавших назначенный срок службы.

Внедрение КРО позволит улучшить показатели ИМ СУЗ по эффективности, надежности и ресурсу, а также технико-экономи-ческие показатели реактора за счет:

•увеличения быстродействия в аварийных режимах (более чем в два раза);

•перекрытия поглотителем всей высоты активной зоны;

•исключения гидродинамических нагрузок на подвижные элементы ИМ и ударных нагрузок, характерных для стержней с подвижным механическим вытеснителем.

Кроме того, значительное снижение количества воды (как «паразитного» поглотителя) в каналах СУЗ c КРО приведет к улучшению баланса нейтронов, повышению выгорания топлива в активной зоне и, следовательно, более рациональному использованию и экономии топлива.

Принципиальным отличием КРО от штатных стержней СУЗ, включая стержни БАЗ, является то, что его рабочий орган перемещается не в канале СУЗ, а в собственном дополнительном каналегильзе, которая неподвижно устанавливается в канал. При этом внутренняя полость гильзы герметична по отношению к внешней охлаждающей воде, которая циркулирует в кольцевом зазоре, ограниченном внутренней поверхностью канала диаметром 82 мм и наружной поверхностью гильзы диаметром 79 мм.

В данном случае гильза выполняет функции как неподвижного механического вытеснителя «лишней» воды из канала СУЗ, так и направляющей для рабочего органа.

При использовании КРО количество воды в канале на участке активной зоны снижается до 3 л на один канал, а положительный эффект реактивности при обезвоживании КО СУЗ в критических состояниях снижается до величины менее 1 βэф. Дополнительно снижение количества воды в активной зоне позволяет повысить итехнико-экономическиепоказатели реактора за счетувеличения глубины выгорания топлива.

При любых высотных распределениях плотности потока нейтронов конструкция КРО исключает возможность появления таких нежелательных эффектов, как «обратный ход реактивности» или «положительный выбег реактивности», поскольку однородный поглотитель рабочего органа КРО перекрывает всю высоту активной зоны, а количество охлаждающей воды на любом уровне по высоте активной зоны сохраняется постоянным, независимо от положения рабочего органа.

Поскольку рабочий орган КРО перемещается в собственной направляющей − «сухой» полости гильзы, это позволяет улучшить показатели ИМ СУЗ по эффективности, надежности и ресурсу, по сравнению со штатными стержнями, за счет:

•увеличения скоростной эффективности в аварийных режимах (более чем в два раза);

•перекрытия поглотителем всей высоты активной зоны;

•исключения гидродинамических нагрузок на подвижные элементы ИМ и ударных нагрузок, характерных для стержней с подвижным механическим вытеснителем.

Для сравнения КРО со штатными стержнями СУЗ в табл. 3.3 представлены их основные параметры и характеристики.

Кластерный регулирующий орган включает в себя (рис. 3.3):

•гильзу;

•рабочий орган (ПЭЛ – поглощающий элемент);

•защитную пробку;

•аварийный демпфер;

•опору.

Гильза КРО выполнена на основе круглой фасонной 12-ка-нальной трубы из высокопрочного алюминиевого сплава САВ1.

Таблица 3.3 Характеристики и параметры штатных рабочих органов СУЗ и КРО

Параметр

Штатный

КРО

орган

 

 

Рабочий ход, мм

6550

7000

Масса рабочего органа, кг

52±1,8

35,6±0,9

Вес рабочего органа в воде, кгс

16,8±1,8

Длина поглощающей части рабочего органа

6772

7550

Время аварийного ввода на рабочий ход, с

14−+23

Не более 7

Гидродинамические нагрузки на рабочий

 

 

орган при извлечении из зоны со скоростью

47

0,4 м3/ч, кгс

 

 

Количество воды в канале на участке а.з.

 

 

при извлеченном поглотителе, л

16

До 3

Эффект обезвоживания КО СУЗ в критсо-

4…4,5

Менее 1

стоянии, βэф

 

 

Физическая эффективность относительно

 

 

штатного стержня в канале с водой

1

~1

Перекрытие поглотителем высоты а.з., %

93,6

100 %

Гильза представляет собой полый цилиндр длиной ~16,5 м и наружным диаметром 79 мм, внутри которого имеется 12 продольных каналов (диаметром 10 мм каждый), равномерно расположенных по периметру и предназначенных для размещения и перемещения поглощающих элементов рабочего органа КРО. Нижняя часть гильзы имеет геометрическую заглушку – донышко, а верхняя часть гильзы заканчивается фланцем, которым она опирается на головку канала СУЗ.

В центральной полости гильзы (диаметром 52 мм) в нижней ее части на участке высоты активной зоны (~7 м) установлена опора (труба диаметром 50 мм и толщиной стенки 2 мм из алюминиевого сплава САВ1), ограничивающая выход поглотителя из зоны при обрыве ленты СП.

https://studfiles.net/html/611/144/html_aGh2HxA7Zd.6KXr/htmlconvd-yEH9u944x1.jpg

Рис. 3.3. Схема расположения КРО:

1 – канал СУЗ;2 – гильза;3 – защитная пробка;4 – ПЭЛ;5 – подвеска;6 – сервопривод; 7 – аварийный демпфер;8 – опорная труба; 9 – клапан;10 – закладка; 11 – защита; 12 – подвод воды КО СУЗ

Гильза КРО выполняет функцию неподвижного вытеснителя «лишней» воды из канала СУЗ на участке активной зоны и одновременно является направляющей для перемещения в ней рабочего органа (аналогично тому, как канал СУЗ выполняет роль направляющей для штатного стержня СУЗ).

Герметизация канала СУЗ с установленной в нем гильзой осуществляется прокладкой, расположенной между фланцем гильзы и посадочной поверхностью головки канала. Обжатие прокладки осуществляется через нажимной фланец двумя болтами.

Рабочий орган КРО представляет собой сборку 12-типоглощающих элементов (пэлов), шарнирно закрепленных в верхней части на серьгах подвески. Подвеска в верхней части имеет захват для соединения с лентой сервопривода посредством невыпадающего шпоночного валика (аналогично принятому соединению штатных стержней СУЗ с лентой СП).

Каждый пэл длиной 7600 мм состоит из двух шарнирно соединенных между собой звеньев. Каждое звено пэла представляет собой оболочку (диаметром 8,2 мм и толщиной стенки 0,6 мм) − трубу из нержавеющей стали, заполненную порошковым поглотителем титаном диспрозия с плотностью засыпки не менее 4,9 г/см3 и герметично заглушенную с торцов концевыми деталями.

Каждый пэл размещается в соответствующем канале диаметром 10 мм гильзы КРО.

Подвеска представляет собой стальной цилиндр диаметром 50 мм и состоит из двух частей, соединенных посредством байонетного захвата, который фиксируется от самопроизвольного разворота специальным кольцом. В нижней части подвески расположен аварийный демпфер и двенадцать серег, на которых шарнирно крепятся поглощающие элементы рабочего органа КРО.

В верхней части подвески расположен захват, посредством которого обеспечивается соединение подвески с лентой СП, обеспечивающего перемещение рабочего органа КРО в гильзе. Захват установлен с возможностью вращения относительно подвески, что необходимо для исключения закручивания ленты СП при проведении монтажных работ.

Подвеска выполняет также роль дополнительной биологической защиты от прострельного радиационного излучения.

Аварийный демпфер предназначен для снижения динамических нагрузок на гильзу и рабочий орган КРО в случае свободного падения рабочего органа по причине обрыва ленты СП с целью сохранения целостности КРО в подобной ситуации.

Демпфер скомпонован с подвеской, что обеспечивает возможность его демонтажа и замены после срабатывания без извлечения рабочего органа из гильзы КРО. Демпфер состоит из стального конусного наконечника и специальной шайбы из алюминиевого сплава САВ1, на которой закреплена верхняя часть конусного наконечника.

Вслучае обрыва ленты СП рабочего органа КРО падает в зону наконечником на опору. При ударе наконечника об упор опоры он вводится в шайбу, пластически ее деформируя, что обеспечивает эффективное гашение энергии свободно падающего рабочего органа с сохранением целостности КРО.

Вверхней части гильзы (в районе головки канала СУЗ) установлена стальная биологическая защитная пробка (длиной 650 мм) с П-образнымпазом шириной 2 мм для прохода ленты СП, в который вставляется стальная закладка для уменьшения прострельного радиационного излучения из активной зоны.

Дополнительно для защиты от радиационного излучения на корпусе СП установлена накладка (см. рис. 3.3), а также дополнительно приняты меры по исключению совпадения паза пробки с пазами гильзы КРО.

Вкачестве альтернативного варианта средства защиты от прострельного радиационного излучения наиболее целесообразно использовать стальную защитную пробку с криволинейным П-образнымпазом шириной 2 мм. При этом нет необходимости применения закладки и накладки.

Проведенные полномасштабные стендовые ресурсные испытания КРО в режимах РР АЗ и АР в составе с имитатором пробки, полностью имитирующего геометрию криволинейного паза, подтвердили сохранение работоспособности как КРО, так и ленты СП.

Вернуться на главную