Стержни-поглотители. Устройство, принцип работы

В качестве органов регулирования реактивности в канальных реакторах используются твердотельные поглотители, выполненные в виде стержней, перемещаемых в специально выделенных каналах реактора с помощью сервоприводов.

Для реакторов РБМК 2-го поколения в частности применяются 211 стержней-поглотителей, которые по функциональным признакам распределены следующим образом:

• 12 стержней автоматического регулирования АР;

• 12 стержней локального автоматического регулирования ЛАР;

• 32 укороченных стержня поглотителя УСП;

• 24 стержня быстрой аварийной защиты БАЗ;

• 131 стержень ручного регулирования РР.

Стержни АР, ЛАР (рис. 1) идентичны и состоят из поглотителя длиной 6772 мм, телескопического соединения и вытеснителя длиной 4560 мм, ход стержней - 6550 мм.

Стержни СУЗ состоят из двух секций: секция поглотителя нейтронов из карбида бора, обогащённого изотопом ¹⁰B + титанат диспрозия, и секция вытеснителя из графита, секции соединены между собой телескопической тягой. Стержни перемещаются в каналах СУЗ (аналогичных технологическим каналам, в которых размещаются тепловыделяющие сборки ТВС) и охлаждаются водой.

Когда стержень находится в крайнем верхнем положении Рис 16a, в активной зоне размещается его графитовая часть. Графит, это замедлитель, практически не поглощающий нейтроны, в отличие от воды, которая тоже замедлитель, но нейтроны поглощает. Если стержень находится в крайнем нижнем положении Рис16d, то в активной зоне реактора расположен сильный поглотитель карбид бора.

Рис. 1

Модернизированные стержни с семиметровым вытеснителем и надвигающимся нижним ленточным звеном поглотителя (рис. 2), предназначены для работы в режиме РР. Стержень состоит из поглотителя и вытеснителя, телескопически соединенных друг с другом. Для исключения столбов воды в активной зоне длина вытеснителя увеличена до ~7,1м. Конструкция и материал вытеснителя аналогичны конструкции вытеснителя стержня АР (ЛАР).

Поглотитель выполнен из пяти шарнирно соединенных звеньев общей длиной по поглотителю ~ 6790мм. При этом четыре верхних звена представляют собой штатные звенья поглотителя стержня БАЗ общей длиной по поглотителю 4105мм, а нижнее звено, длиной ~2,6м, выполнено в виде 18-ти отдельных стальных ленточных полос - поглощающих элементов (ПЭЛ), расположенных по окружности и скрепленных друг с другом дистанционирующими кольцами. 14 ПЭЛ из 18-ти заполнены поглотителем - порошком титаната диспрозия Dу2TiO5, а четыре ПЭЛ выполнены холостыми, без поглотителя. Рабочий ход модернизированного стержня составляет 6650мм.

Рис. 2

Стержни УСП (рис. 3) состоят из поглотителя длиной 4088 мм, телескопического соединения и вытеснителя длиной 6700 мм, ход стержней - 3500 мм.

Стержень БАЗ (рис. 4) имеет длину поглотителя 7250 мм, ход стержня - 6750 мм. Стержень БАЗ выполнен из 7 шарнирно соединенных звеньев поглотителя с общей длиной поглощающей части 7,25 м. В нижней части стержня установлен пленкообразователь. Главное отличие этого стержня от стержня РР заключается в отсутствии вытеснителя, так как стержень БАЗ перемещается в канале, охлаждаемом пленочным течением воды.

Кластерный регулирующий орган (КРО) состоит из неподвижного вытеснителя-гильзы длиной 16,5 м, в которой имеется 12 отверстий диаметром 10 мм, в которых размещаются поглощающие элементы (ПЭЛ) из титаната диспрозия. Каждый ПЭЛ длиной 7600 мм состоит из двух шарнирно соединенных между собой звеньев. Двенадцать ПЭЛ образуют пучок (кластер), закрепленный на подвеске, которая крепится к ленте сервопривода. Рабочий ход ПЭЛ КРО составляет 7000 мм.

       Рис. 3

Рис. 4