2.1.2. Высокотемпературная теплоизоляция

Высокая температура графита обеспечивается эффективной высокотемпературной теплоизоляцией. Используется графитовый войлок марки "КАРБОТЕКСТИМ - В" плотностью 0,046 г/см³ с содержанием углерода 99,72%. Графитизация войлока проведена при температуре 2200^оС. При укладке войлока в зазор между графитовым блоком и внутренней оболочкой капсулы производится его набивка с некоторым усилием до плотности 0,07 г/см³, что обеспечивает хорошую фиксацию блока в центре капсулы. Такую же плотность принимает графитовый войлок в нижней части капсулы под тяжестью графитового блока. Коэффициент теплопроводности графитового войлока в значительной степени зависит от вида газа, заполняющего капсулу, и от температуры. Эти зависимости необходимо учитывать при расчете температуры графитового блока. Для этого были выполнены экспериментальные измерения коэффициента теплопроводности графитового войлока в диапазоне температур 200 - 1500^оС в вакууме и в атмосфере гелия и азота [4].

Поскольку нагрев графитового блока осуществляется только реакторным излучением, то ИГН работоспособен только при номинальной мощности реактора или весьма близкой к ней. Снижение мощности реактора на 20% приводит к уменьшению доли горячих нейтронов (l = 0,3 - 0,4 Å) в их спектре более чем в 2 раза за счет остывания графита [5]. Некоторые вопросы влияния на температуру графитового блока частичного вакуумирования внутренней полости или замены газа-наполнителя рассмотрены в [6].

2.1.3 Оболочки капсулы ИГН

Оболочки капсулы ИГН изготавливаются из сплава циркония с 2,5% ниобия (сплав Э-125) [7] или из другого материала с аналогичными свойствами. Наружный диаметр капсулы 282 мм, толщина оболочек - 2,5-3,0 мм. Передача тепла от внутренней оболочки к внешней осуществляется газом, заполняющим зазор между оболочками. Величина этого зазора определяется из условия, чтобы в рабочем состоянии температура внутренней оболочки не превышала 300^оС, что обеспечивает длительную работу циркониевого сплава без потери прочности вследствие рекри-сталлизации [8]. Величина зазора между оболочками в холодном состоянии находится в диапазоне 0,3-0,5 мм. Боковой зазор между оболочками обеспечивается навивкой на внутреннюю оболочку тонкой циркониевой проволоки. Продольный зазор обеспечивается конструкцией подвески внутренней оболочки капсулы. Двойная оболочка капсулы дает возможность непрерывно контролировать целостность оболочек по разности давлений во внутреннем пространстве капсулы и в пространстве между оболочками, а также определять, какая из оболочек потеряла герметичность. С этой целью давление газа между оболочками поддерживается выше давления тяжелой воды в баке отражателя реактора, а давление газа во внутреннем пространстве капсулы - выше, чем давление газа между оболочками. Температура внутренней и внешней оболочек капсулы измеряется в нескольких точках с помощью тонких оболочечных термопарных датчиков с диаметром оболочки 0,3-0,5 мм, имеющих на концах горячие спаи, изолированные от оболочки. Характерными местами установки термопарных датчиков на оболочке капсулы являются стороны, обращенные к активной зоне и к горизонтальному экспериментальному каналу ГЭК-8 (сторона, наиболее удаленная от активной зоны), а также верхние и нижние днища капсулы. Термопарные кабели проходят до головной части канала, где выводы термопар соединяются с выводами герметичных разъемов.

Трубопроводы оболочек на расстоянии нескольких сантиметров от капсулы снабжены переходниками цирконий - нержавеющая сталь. На всем протяжении до головной части канала ИГН трубопровод, идущий от горловины внутренней оболочки, проходит внутри трубопровода, идущего от горловины внешней оболочки. Такая конструкция гарантирует внутреннее пространство капсулы от попадания в него воды при разрыве трубопроводов. Охлаждение наружной оболочки капсулы осуществляется естественной конвекцией тяжелой воды бака отражателя.

2.2 Расположение капсулы ИГН и канала ГЭК-8 в баке отражателя

Капсула ИГН загружается с помощью штанги в канал ИГН, который имеет наклон в плоскости, проходящей через ось этого канала и вертикальную ось реактора. Угол наклона относительно вертикальной оси составляет 7^о. В нижней части штанги имеется жестко соединенная с капсулой ИГН каретка с роликами, которая обеспечивает транспортировку капсулы в наклонном канале без касания стенок и точную фиксацию капсулы перед горизонтальным экспериментальным каналом ГЭК-8 таким образом, что центр графитового блока устанавливается на оси канала. Расположение капсулы ИГН по отношению к активной зоне и ГЭК-8 показано на рис. 2.

ГЭК-8 имеет прямоугольное сечение 180x 60 мм вблизи капсулы и квадратное сечение 180x180 мм на выходе из бака отражателя. Длина канала 1,8 м. Его ось образует угол 21^о с плоскостью, проходящей через вертикальную ось реактора и ось канала ИГН. Донышко ГЭК-8 имеет цилиндрическую поверхность, наклоненную по отношению к вертикальной оси для обеспечения равномерного зазора 3 мм между капсулой ИГН и донышком. Конструктивно зазор не может уменьшиться менее 2 мм, эта величина является минимально допустимой для обеспечения охлаждения донышка канала и прилегающей к нему поверхности капсулы естественной конвекцией без кипения на поверхности.

Рис.2 Расположение капсулы ИГН по
отношению к активной зоне