ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Жидкостные реакторные поглотители из "Изотопы Свойства, получение, применение Том 2" Традиционно в СУЗ реактора используют твёрдые поглотители нейтронов, заключённые в твёрдые оболочки, которые за счёт высотного положения в активной зоне (АЗ) позволяют регулировать мощность реактора. Недостатком этой системы является усиление неравномерности распределения тепловыделения по активной зоне при вводе стержней в зону, что влечёт за собой ухудшение таких показателей, как удельная мощность и средняя глубина выгорания. При этом скорость их перемещения должна соответствовать возможным изменениям реактивности с целью её своевременной компенсации. [c.212] В связи с этим для повышения безопасной эксплуатации системы управления и защиты должны быть предусмотрены по меньшей мере две независимые системы воздействия на реактивность (желательно основанные на разных принципах), которые были бы способны быстро (не допуская повреждения твэлов) независимо одна от другой привести активную зону в подкритическое состояние при рабочей температуре активной зоны и теплоносителя, а также при расхолаживании и разотравлении реактора [1. [c.212] Необходимость в таких системах возникает в связи с увеличением удельной мощности и размеров реактора, поскольку при этом возрастает вероятность пространственных колебаний мощности, связанных с нестационарным отравлением ксеноном. Наконец, имеются значительные преимущества у жидкостных канальных систем аварийной защиты. Системы с таким регулированием и аварийной защитой реализованы в ряде реакторов. [c.213] В данной главе сделана попытка оценить возможность использования в качестве жидкостного поглотителя водных растворов ряда элементов, а именно. В, Сс1, 5т, Ей, Оё. [c.213] Первое техническое решение по аварийной остановке реактора с использованием части каналов, предназначенных для других целей, защищено в американском патенте [5]. Суть его в следующем жидкий поглотитель в виде раствора соли кадмия находится в баке под давлением около 20 кг/см . Запас поглотителя выбран таким образом, чтобы обеспечить его поток через каналы под указанным давлением в течение 15-20 минут. Однако практически осуществить схему, указанную в данном патенте, нелегко [2. [c.213] В канадском реакторе ЫРО наряду с регулированием путём изменения уровня замедлителя предложено введение сернокислого кадмия в тяжеловодный теплоноситель и предполагалось изучить возможность введения поглотителя в замедлитель [5. [c.213] В патенте Франции для Канады [6] предложены способ и устройства для управления тежеловодным реактором большой мощности. В качестве жидкого поглотителя используется борный ангидрид, растворённый в воде. [c.213] Для реактора ЗОНШК, введённого в эксплуатацию в 1968 году (Уинфрит, Англия), разрабатывалась система аварийной остановки, в которой в качестве жидкого поглотителя использовался раствор бората лития. Он вводился в активную зону по О-образным каналам с помощью газа (гелия) под давлением. В дополнение к аварийной системе жидкого поглотителя с раствором бората лития предусмотрен сброс всего жидкого поглотителя в тяжеловодный замедлитель. После каждого срабатывания системы во избежание коррозии в контуре предусмотрена промывка дистиллированной водой [7, 8]. [c.213] Особенностью проекта реактора ЗОНА Е является отсутствие в активной зоне механически перемещаемых стержней. В нём предусмотрено 5 СЖУ (система жидкостного управления) 2 — аварийной защиты 3 — регулирования. Аварийная защита (АЗ) осуществляется впрыском раствора борной кислоты в каналы АЗ и быстрым сбросом замедлителя ОгО в сливной бак. По мнению авторов проекта 50Н К на основании опыта эксплуатации реактора-прото-типа в Уинфрите СЖУ обеспечивает чрезвычайно высокую надёжность. [c.214] В системах аварийной защиты ряда кипящих реакторов помимо бората лития и борной кислоты применяются также пентабораты аммония и натрия [11]. В патенте Англии для США [6] предложен комбинированный механизм управления с твёрдым и жидкостным регулирующими органами. Стержень в этом механизме предназначен для регулирования, а жидкий поглотитель — для аварийной защиты. Такая система предназначается для реализации в тяжеловодных реакторах. Однако целесообразнее жидкость использовать для регулирования, а стержень — для аварийной защиты [6, 12]. [c.214] Наличие карбоновых кислот оказывает заметное коррозионное действие на контактирующие с теплоносителем конструкционные материалы [14. [c.214] Жидкий раствор ацетата гадолиния особо рекомендуется для остановки реактора, если аварийная ситуация создалась во время пуска, когда температура активной зоны ещё невелика. В этом случае реактор останавливают равномерным смачиванием поверхности твэлов 5%-ным раствором ацетата гадолиния. Ацетат гадолиния приемлем также для остановки реактора, работающего на полной мощности. При аварийной остановке НТК тепловой мощностью 3000 МВт для снижения реактивности на 3% Д к/к требуется осадить на поверхности твэлов 500 г гадолиния. [c.215] Растворы основного нитрата гадолиния ( 0,001 М), полученные из растворов нитрата гадолиния с использованием анионообменников (ОН-форма), нашли применение для контроля ядерных реакций в водных системах [15]. [c.215] Использование нитрата гадолиния для жидкостного регулирования реактивности ядерных реакторов привлекательно, так как он обладает высоким сечением поглощения нейтронов и хорошей растворимостью в водяном теплоносителе. В условиях энергетических реакторов нитрат гадолиния разлагается с образованием осадка и поэтому не пригоден для жидкостного регулирования при температуре выше 135 °С [3]. В результате исследований [4] установлено, что введение в воду нитрата гадолиния до концентрации 10 моль/л привело к значительному увеличению концентрации продуктов радиолиза. Примерно через 5 часов после введения поглотителя концентрация водорода увеличилась в 18 раз, концентрация кислорода — в 7 раз и концентрация перекиси — в 15 раз. Дальнейшее увеличение концентрации нитрата гадолиния вызывало новый всплеск в повышении концентрации молекулярных продуктов радиолиза. [c.215] Величина pH растворов нитрата гадолиния не зависит от продолжительности работы петли, на которой проводились эксперименты и изменения концентрации азота, кислорода и водорода. Растворённый азот не вступает в радиационно-химические реакции с продуктами радиолиза воды, заметно изменяющими химический состав раствора. Концентрация газообразных продуктов радиолиза воды достигала предела растворимости при заданном давлении, и наблюдалось непрерывное выделение газовой фазы в контуре петли. [c.215] В работе [16] исследовалась коррозионная стойкость стали ОХ18Н10Т в растворах нитрата гадолиния при жидкостном регулировании реактивности ядерных реакторов. Было установлено, что коррозия стали ОХ18Н10Т в растворах нитрата гадолиния независимо от состояния поверхности, концентрации нитрата гадолиния, продолжительности испытаний, воздействия реакторного излучения в статических и динамических условиях, наличия механических напряжений носит равномерный характер. Местные виды коррозии, такие как коррозионное растрескивание, межкристаллитная коррозия, язвенная, щелевая, ножевая в области сварных швов, точечная и другие отсутствуют. Скорость общей коррозии не превышает 1,91,1 мг/(м час). Обнаруженные тенденции зависимости скорости общей коррозии от тех или иных факторов при малом абсолютном значении практически роли не играют. [c.216] Сталь ОХ18Н10Т в растворе нитрата гадолиния обладает высокой коррозионной стойкостью и может быть использована в качестве конструкционного материала для изготовления оборудования системы жидкостного регулирования реактивности низкотемпературных ядерных реакторов. Результаты работ [4, 16] легли в основу проекта системы жидкостного регулирования реактора ПИК. [c.216] Таким образом, по неполным данным в литературе имеются сведения об использовании в качестве жидкостных поглотителей нейтронов для систем жидкостного управления ядерными реакторами водных растворов следующих веществ нитрат и сульфат кадмия, нитрат и ацетат гадолиния, борная кислота, борат лития, борный ангидрид, пентабораты аммония и натрия. [c.216] Кадмий и его соединения. Поскольку кадмий обладает большим сечением поглощения тепловых нейтронов, растворы его соединений могут применяться в системе жидкостного регулирования (СЖР) атомных реакторов. Все растворимые в воде и разбавленных кислотах соединения кадмия весьма ядовиты. Из соединений кадмия, хорошо растворимых в воде, следует выделить следующие. [c.216] Вернуться к основной статье