Содержание >>
Реактор ПИК, Стр. 7

1.2 ИСТОЧНИК ХОЛОДНЫХ И УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНОВ
В ВЕРТИКАЛЬНОМ КАНАЛЕ

А.П.Серебров, А.Н.Ерыкалов, А.А.Захаров, З.К.Красоцкий, А.Т.Кузнецов, Э.А.Кямяря, В.А.Митюхляев, Г.Д.Порсев

Реактор ПИК планируется оснастить дейтериевым источником холодных нейтронов, расположенным в тяжеловодном отражателе реактора. Такой источник позволяет получить наибольший выигрыш в потоке холодных и ультрахолодных нейтронов по сравнению с другими типами замедлителей.

Источник холодных нейтронов (ИХН) реактора ПИК включает в себя:

  • дейтериевый контур ИХН;
  • криогенную установку (КГУ)
  • систему подготовки дейтерия;
  • систему азотоснабжения;
  • систему обеспечения вакуума;
  • систему КИП и А.

Дейтериевый контур системы разделен на внутриреакторную и внереакторную части. Внутриреакторная часть дейтериевого контура (рис.1 [1], рис.2 и 3) устанавливается в вертикальном канале (ПИК 00020) тяжеловодного отражателя реактора и включает в себя:

  • камеру (1);
  • конденсатор дейтерия (7);
  • криопровод (5);
  • легководный кожух (6).

Эти узлы смонтированы совместно с технологическими трубопроводами (дренаж легкой воды, вакуумные трубопроводы воздушники и др.).

Рис. 1. Расположение источника
 холодных нейтронов в реакторе ПИК
1 - камера ИХН,
2 - циркониевый кожух,
 3 - переходник,
4 - патрубок ПИК 00020,
 5 - криопровод,
6 - легководный кожух,
7 - конденсатор.

Конденсатор (7), изготовленный из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, является теплообменным аппаратом, связанным с внереакторной частью дейтериевого контура и КГУ. Внутриреакторная часть контура имеет вакуумную изоляцию. Для снятия остаточного тепловыделения со стенки камеры после остановки реактора в вакуумный изоляционный зазор камеры через трубопровод откачки напускается гелий с давлением, равным давлению в контуре дейтерия.

Рис. 2. Сечение реактора ПИК
с источниками холодных нейтронов
 в вертикальном канале и в ГЭК 4-4'

Рис. 3 Вид источника холодных
 нейтронов вертикального канала

В табл. 1 и на рис.4 представлены результаты модельных расчетов [2] спектров нейтронов источника холодных нейтронов.В таблице приведены потоки УХН ухн(Еухн) по слоям, интегральный поток нейтронов факторы выигрыша (gain-факторы) , а также относительные потоки нейтронов при Т=23К и Тэфф. . Здесь Еухн. - граничная энергия спектра УХН, равная 4x10-7 эВ, Т0=293 К, - средняя скорость нейтронов при Т0 и - средняя скорость нейтронов в рассматриваемом спектре. Полный поток нейтронов нормировался на единицу.

 

Таблица 1

Поток ультрахолодных нейтронов в ИХН (везде полный поток нейтронов нормирован на 1 н/см2 с )

Расстояние от центра,
см

ухн(Еухн),

см-2с-1·эВ-1


см-2с-1

Gain-фактор,
G

,
T=23К

,
T = Tэфф.
Tэфф., K
3

0,20

1,13x10-71080.661,736,6
50,1841,08x10-71000,621,837,9
70,1761,04x10-7970,591,940,4
80,1701,0x10-7930,572,043,4
90,1600,95x10-7870,542,246,3
100,1490,87x10-7810,502,450,3
110,1320.78x10-7720,442,656,0
120,1110,66x10-7610,372,9564,7
12,70,181 0,49x10-7490,273,177,5

Расстояние между центрами ИХН и активной зоны реактора 78 см. Общее тепловыделение в источнике составляет 6 кВт, причем 2,7 кВт выделяется в жидком дейтерии и 3,3 кВт - в материалах конструкции камеры. Камера источника выполнена из алюминиевого сплава АД0, а вакуумный контейнер - из циркониевого сплава. В месте расположения источника холод-ных нейтронов ожидается поток тепловых нейтронов Фt=(2-4)·1014 н·см-2с-1 и поток быстрых нейтронов меньше, чем 1011 н·см-2с-1 при мощности реактора 100 МВт. Объем дейтерия в камере составляет 25 л. Рабочее давление в контуре дейтерия 0,15 МПа, а в "теплом" состоянии - 0,3 МПа при 300 К. Камера источника имеет герметичную воронку размером 100x190x200 мм строго по центру канала ГЭК-3. Камера источника представлена на рис. 5.

 

Рис. 4. Спектры нейтронов в конце канала и gain-факторы
1 - спектр в конце канала,
2 - максвелловский спектр при Т=23 К,
3 - gain-фактор для спектра канала,
 4 - предельный gain-фактор.

Рис. 5. Камера источника холодных нейтронов с герметичной воронкой внутри

 

 

Создание современного высокоэффективного источника холодных нейтронов на реакторе ПИК позволит проводить широкий спектр фундаментальных исследований в области физики элементарных частиц и в области конденсированного состояния.

Литература

[1] Г.Д.Порсев, А.Н.Ерыкалов, З.К.Красоцкий, Э.А.Кямяря, А.Т.Кузнецов, Техническое обоснование безопасности источника холодных нейтронов (ТОБ ИХН ПИК) Гатчина, 1989 г.

[2] М.С.Райкин, В.А.Шустов, Модельные расчеты источника холодных нейтронов реактора ПИК, Препринт ЛИЯФ-757, 1982, Ленинград, 27 с.

 

 

<<предыдущаястр. 7
следующая>>