Стартовая >> Архив >> Генерация >> Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Измерительные системы - Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Оглавление
Реакторы-размножители на быстрых нейтронах
Воспроизводство и роль быстрых реакторов-размножителей
Физические принципы воспроизводства
Роль воспроизводства в оценках энергетических ресурсов
Программы исследования быстрых реакторов
Принципы конструирования
Механическая конструкция и система теплопередачи
Выбор материалов и параметров активной зоны
Экономический анализ
Обращение с топливом
Выгорание топлива
Уравнения выгорания
Время удвоения
Численные результаты анализа топливного цикла реактора с жидкометаллическим теплоносителем
Конструкции твэла и сборки
Перестройка топлива
Выделение газа из топлива и длина газовой полости
Критерий повреждаемости и анализ прочности твэла
Конструкция тепловыделяющей сборки
Другие сборки
Поведение совокупности сборок
Факторы перегрева
Материалы активной зоны
Топливо на основе урана
Топливо, содержащее торий
Общее сравнение топлива
Оболочка и чехол
Материалы оболочки
Теплоноситель
Совместимость с оболочкой
Сравнение различных теплоносителей
Органы управления
Основное оборудование теплоотводящих контуров реакторов
Регулирование параметров технологической схемы АЭС
Основное оборудование натриевых контуров
Натриевые насосы
Парогенераторы
Нейтронная защита
Защита оборудования теплоотводящих контуров в реакторе петлевого типа
Система транспортировки тепловыделяющих сборок
Измерительные системы
Контроль герметичности оболочек твэлов, течей
Вспомогательные системы
Общие вопросы безопасности реакторов БН
Многоступенчатая защита как концепция безопасности
Развитие методов исследования аварийных режимов
Оценка риска и методы исследования аварийных режимов
Контролируемые переходные процессы
ффективность системы аварийной защиты АЭС
Некоторые параметры, характеризующие состояние реактора в аварийных режимах
Вопросы надежности
Надежность системы аварийного расхолаживания реактора
Распространение локальных повреждений твэлов
Переходные процессы в объеме активной зоны
Другие аварийные режимы
Неконтролируемые аварийные режимы
Уравнения сохранения
Аварийные режимы с повышением мощности реактора
Разрушение твэлов
Прочие факторы
Аварийный режим с ухудшением условий теплоотвода
Неконтролируемый аварийный режим, связанный с прекращением циркуляции теплоносителя
Нарушение герметичности трубопроводов
Переходная стадия
Переходная стадия - расчет
Разрушение активной зоны
Защитная оболочка
Процесс расширения топлива
Взаимодействие расплавленного топлива с теплоносителем
Взрыв паров
Деформация элементов конструкции реактора
Охлаждение реактора после аварии
Аварийная разгерметизация бака реактора
Натриевые пожары
Конструкции защитных оболочек и локализующих систем
Конструкция быстрых реакторов с газовым охлаждением
Системы реактора
Конструкция активной зоны
Конструкция твэла
Безопасность газоохлаждаемых быстрых реакторов
Контролируемые аварии
Неконтролируемые аварии
Защитное окружение быстрых реакторов с газовым охлаждением
Сравнение гомогенного и гетерогенного проектных вариантов быстрого реактора CRBRP
Ядерная энергетика и быстрые реакторы

Ядерные реакторы оснащаются большим количеством измерительных систем и приборов, необходимых для контроля за состоянием оборудования во время эксплуатации, а также для проведения научных исследований. Многие измерительные приборы, например контролирующие излучение, аналогичны применяемым на тепловых реакторах и поэтому в данной книге не рассматриваются. Однако специфика натриевого теплоносителя обусловливает необходимость создания измерительных систем, специально предназначенных для реакторов БН. Ниже рассматриваются некоторые особенности приборов контроля, применяемых в быстрых реакторах.

А. КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНОЙ ЗОНЫ

Контроль нейтронного потока

Как уже говорилось, контроль нейтронного потока в реакторах БН осуществляется с помощью нейтронных датчиков, расположенных в шахте реактора. При первоначальном пуске реактора можно использовать нейтронные датчики, установленные внутри реактора, однако наличие интенсивного нейтронного потока в результате спонтанного деления 240Рu позволяет использовать также и наружные датчики. Кроме того, хорошим источником нейтронов служит 212Аm, который образуется в достаточном количестве, если осуществляется использование переработанного топлива.
На рис. 12.20 приведена принципиальная схема контроля нейтронного потока в реакторе CRBRP. В данном проекте для измерения потока на низких уровнях мощности (режимы пуска реактора или перегрузки ТВС) предусмотрено использование датчиков на основе BF3, обладающих высокой чувствительностью. При работе реактора в среднем диапазоне мощностей используются камеры деления 235U, а при выходе на номинальный режим — ионизационные камеры со схемой компенсации γ-фона. Контроль нейтронного потока в реакторе и непрерывная запись параметров во всем диапазоне мощности осуществляется тремя системами измерения, аналогичными приведенной на рис. 12.20. Электрические сигналы поступают от датчиков в систему автоматического регулирования и аварийной защиты реактора. Измеряемые параметры непрерывно регистрируются приборами-самописцами, и в случае отклонения параметров от номинальных значений срабатывает предупредительная и аварийная сигнализация.

Измерение температуры

Измерение температур натрия в первом и втором контурах должно осуществляться постоянно с целью контроля тепловой мощности реактора и режимов работы теплоотводящих петель.


Рис. 12. 20. Система контроля нейтронного потока реактора:
А — система измерения нейтронного потока; Б— система аварийной защиты АЭС, В — другие системы
Рис 12.21. Установка на трубопроводе термометра сопротивления для измерения температуры натрия:

1 — наконечник; 2— чехол; 3 — переходник, 4 — датчик; 5 - герметичная контактная коробка, 6 - соединительный узел; 7 - теплоизоляция, 8 - стенка трубопровода
Применяются два типа температурных датчиков: термометры сопротивления и термопары. Точность и надежность измерений, проводимых с помощью термометров сопротивления, достаточно высоки, что имеет большое значение для контроля параметров реактора. Обычно датчик термометра сопротивления представляет собой платиновый элемент, заключенный в чехол, который с помощью пружины плотно прижат изнутри к стенке измерительной ячейки (рис. 12.21). Следует заметить, что устройство измерительной ячейки создает повышенную опасность утечки натрия из контура. Хотя вероятность разгерметизации стенки ячейки невелика, в целях безопасности ввод кабеля в верхней части датчика осуществляется через специальное уплотнение.

Измерение расхода натрия


Рис 12 22 Расходомер с постоянным магнитом
1 — выходное напряжение, пропорциональное скорости потока жидкости и значению магнитного потока; 2 — поток жидкого металла, 3 — постоянный магнит. 4 - плотность магнитного потока в воздушном зазоре магнита, 5 — импульсные кабели, приваренные к трубопроводу; 6 — канал из немагнитного материала

Рис. 12 23. Принципиальная схема вихретокового расходомера;
1 — объем, заполненный натрием, 2 — сухая измерительная ячейка; 3 — вихретоковый датчик расходомера; 4 — вторичные обмотки, 5 — первичная обмотка; 6 — направляющая труба; 7 — поток натрия
Как и контроль температур, измерение расхода натриевого теплоносителя необходимо для слежения за уровнем мощности реактора и режимами работы контуров.
Измерение расхода в жидкометаллических системах осуществляется с помощью как обычных дросселирующих устройств, так и магнитных расходомеров. Использование дросселирующих устройств повышает точность измерений, однако из-за задержки сигнала в цепях измерений снижается эффективность систем автоматического регулирования и аварийной защиты реакторов БН. Магнитные датчики, как правило, обладают меньшей точностью, но быстрее реагируют на изменения параметра.

Рис. 12.24. Типичная конструкция датчика давления натрия, используемого на реакторах БН:
1 — NaK; 2 — сборка сильфонного уплотнения, разделяющего натрий и сплав NaK; 3 — капиллярная трубка, заполненная NaK; 4— блок датчика давления; 5 — электрические кабели питания; 6 — пленочный датчик деформации; 7 — чувствительный элемент; 8 — диафрагма; 9 — патрубок для заполнения системы NaK; 10— натрий; 11— сильфон; 12 — тепловая изоляция; 13 — стенка трубопровода
Установка на одном трубопроводе датчиков обоих типов дает возможность градуировать магнитный расходомер с помощью гидравлического устройства. Как показывает опыт эксплуатации расходомеров на реакторе FFTF, возможно проведение градуировки обоих типов датчиков методом активации натрия.
Принцип действия магнитных датчиков (используемых только в жидкометаллических системах) основан на электропроводности жидкого металла. На рис. 12.22 схематически показано устройство датчика с постоянным магнитом. Другой разновидностью магнитного расходомера, основанного на использовании электропроводящих свойств жидкометаллического теплоносителя, является устройство, измеряющее вихревые токи в жидкости. На рис. 12.23 показано такое устройство, установленное на выходном участке ТВС.

Измерение давления

Обычно давление жидкости измеряется с помощью чувствительной мембраны, к которой жидкость подводится по импульсной трубке малого сечения. Однако применительно к натриевым системам возникает трудность поддержания температуры жидкого металла в импульсном канале выше точки плавления. Применение обогрева импульсного канала снижает надежность измерительной системы. Проблема решается за счет использования промежуточной жидкости с низкой температурой плавления — сплава натрий— калий, отделенного от натрия системой сильфонов (рис. 12.24).



 
« Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции   Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт »
электрические сети