Содержание >>
Реактор ПИК, Стр. 10

В случае больших удельных энерговыделений при суммарных тепловых нагрузках более 0,5 кВт теплоотвод наилучшим образом осуществляется в системе с циркуляцией водорода (дейтерия) по замкнутому контуру в режиме естественной конвекции. Этот принцип теплоотвода с успехом применен на источнике холодных и ультрахолодных нейтронов реактора ВВР-М. Источник располагается в центре активной зоны реактора, где уровень удельного энерговыделения в водороде составляет qH2 = 20-25 Вт/г. Максимальное энерговыделение в водороде составило 2 кВт, в материале камеры около 1 кВт.

При размещении источника в центре горизонтального канала ГЭК 4-4' удельное энерговыделение в водороде составит примерно 9,5 Вт/г, в дейтерии - 2,9 Вт/г. Тепловая нагрузка на замедлитель составит, соответственно, 3,3 кВт и 4,0 кВт (см. табл. I). Такие условия позволяют организовать отвод тепла с помощью контура естественной циркуляции и тем самым повысить эффективность источника за счет увеличения плотности замедлителя. Однако, наличие горизонтального участка требует более детального рассмотрения возможностей работы такого контура.

Газообразный водород (дейтерий) подается в теплообменник и сжижается в нем, заполняя теплообменник, трубы и камеру источника. Движение жидкости в контуре вызывается гидростатическими силами, возникающими вследствие разности плотностей нагретого в камере и охлажденного в теплообменнике водорода (дейте рия).

При увеличении подвода тепла скорость циркуляции возрастает, т.е. система является саморегулирующейся по отношению к внешней тепловой нагрузке. Возможны три способа организации работы контура, показанные на рис.4. Работа контура в жидкостном режиме (рис.4а) осуществляется в диапазоне между температурами затвердевания и кипения. Организация в подъемной части двух-фазного потока за счет введения дополнительного подогрева жидкости (рис.4б) позволяет повысить движущий напор циркуляции примерно в 3 раза при массовом паросодержании до 1%. Этот эффект достигается также при возникновении пара от радиационного нагрева (рис.4в). Таким образом, в контуре усиливается саморегуляция при увеличении тепловых нагрузок выше расчетных .

 

а)
б)
в)

Рис.4 Способы организации работы контура

Одним из основных требований к конструкции системы является следующее: все жидководородные коммуникации и камера замедлителя, находящиеся в зоне энерговыделения, должны быть охвачены дополнительной оболочкой так, чтобы в зазоре мог циркулировать холодный газообразный гелий, выполняющий роль хладоагента и одновременно являющийся разделительной оболочкой инертного газа.

Такой прием позволяет решить ряд вопросов теплотехнического характера и безопасности:
1) тепловыделение в оболочках камеры и контура снимается гелием и не создает дополнительной нагрузки на водород (дейтерий);
 2) имеется возможность охлаждать конструкционные материалы источника теплым гелием при неработающей криогенной системе. Таким образом достигается независимость работы реактора и криогенной системы замедлителя, что на практике является очень существенным фактором;
3) в вопросах водородной безопасности наличие оболочки с инертным газом играет первостепенную роль, отделяя объем с жидким водородом от вакуумного объема канала. Факт постоянной циркуляции гелия в оболочке является тоже важным, т.к. в случае утечки водород смешивается с инертным газом, превращается во взрывобезопасную смесь и удаляется.

 

 

<<предыдущаястр. 10