В процессе работы реактора оператору необходимо иметь представление как о запасе реактивности, так и об изменениях ее во времени. Запас реактивности определяется положением компенсирующих стержней, исключение составляют водо-водяные реакторы, в которых запас реактивности компенсируется введением борной кислоты в теплоноситель и определяется ее концентрацией. При значительном погружении компенсирующих стержней запас реактивности велик, а полное извлечение их из активной зоны свидетельствует о том, что весь избыток топлива над критической массой израсходован и реактор следует остановить для перегрузки1.
1 Если перегрузка топлива производится на выключенном реакторе.
Автоматическое перемещение стержней регулирования является показателем изменения реактивности во времени. Кроме того, при отклонении стержней регулирования от своего рабочего диапазона оператор путем изменения положения компенсирующих органов удерживает их около середины активной зоны реактора.
Контроль за положением стержней осуществляется с помощью указателей положения. Они должны обеспечивать указание положения управляющих стержней (компенсирующих и регулирующих) во всем диапазоне их перемещения от нижнего положения, когда они полностью погружены в реактор, до полного их извлечения. Что касается стержней аварийной защиты, которые в нормальных условиях находятся вне активной зоны реактора, достаточно контролировать их крайние положения, когда они полностью выведены (взведены), или при аварийном выключении реактора, когда они полностью погружены в активную зону.
Для контроля за положением стержней управления может быть использована любая система синхронной передачи угла или линейного перемещения приводного механизма. В реакторах канального типа, в которых приводы вынесены и доступны, индикация положения стержней не вызывает особых затруднений. Для этого могут быть использованы обычные механические (система зубчатых передач) и электромеханические (сельсины, потенциометры) схемы, обеспечивающие показание положения с любой практически нужной точностью. Значительно сложнее обеспечить непрерывный контроль за положением стержней в реакторах, работающих под давлением с герметизированным приводом. В этом случае обычно используют электромагнитные устройства. Для передачи вращения вала приводного двигателя применяются магнитные муфты, а при непосредственной передаче линейного перемещения стержня используются индукционные датчики.
На рис. 6.11 в качестве иллюстрации показана связь датчиков положения с герметизированными приводными механизмами стержня. Передача положения с помощью магнитной муфты (рис. 6.11,а) осуществляется через тонкостенный герметичный корпус, изготовленный из немагнитного материала (нержавеющей стали). Постоянный магнит, расположенный внутри герметичного корпуса, непосредственно соединен с валом двигателя. При вращении привода он вместе с ним проворачивается и увлекает за собой наружный магнит, который, например, с помощью сельсинной передачи связан с указателем положения. Система с индукционным датчиком показана на рис. 6.11,б. Внутри герметичного корпуса имеется плунжер, выполненный из мягкого железа. Снаружи корпуса расположена индукционная катушка, обмотка которой соединена в соответствии с указанной на рисунке электрической схемой. При симметричном расположении плунжера относительно обмоток w1-2 результирующее напряжение U, наводимое первичной обмоткой, равно нулю. При отклонении плунжера от среднего положения возникает результирующая ЭДС, величина которой определяется отклонением плунжера от среднего значения, а фаза указывает направление этого отклонения.
Рис. 6.11. Связь датчика положения стержня с механизмом привода с помощью магнитной муфты (а) и индукционной передачи (б):
1 — герметичный корпус из немагнитного материала; 2 — постоянный магнит; 3 — приводной механизм; 4 — плунжер из мягкого железа; 5 — индукционная катушка
Полученная ЭДС подается на вход усилителя индукционной следящей системы, на выходе которой включен реверсивный электродвигатель, перемещающий стрелку указателя положения непосредственно или через редуктор.
В качестве датчиков указателей крайних положений служат либо конечные выключатели, связанные с исполнительным двигателем, либо разнообразные реле (гидравлические, электромагнитные и др.).
