Регулирование реактора. Способы управления цепной реакцией деления. Конструкция органов регулирования ядерных реакторов, страница 3

2. Обеспечивать постоянство  размеров  и  механических характеристик.  Под действием  нейтронов  в  поглощающем  материале происходят  ядерные  реакции, в результате которых возникают новые элементы, вследствие чего:

а) изменяются плотность и геометрические размеры детали, выполненной из материла - поглотителя, причем особенно сильно это проявляется, если в результате ядерной реакции в твердом поглотителе возникает газообразный элемент. В этом случае происходит распухание материала, которое может привести к недопустимым изменениям формы и размеров детали. Распухание материала - поглотителя должно учитываться при конструировании органов регулирования.

Например, должны быть предусмотрены необходимые зазоры в конструкции органа регулирования;

б)  изменяются механические и теплофизические характеристики материала-поглотителя; материалы, которые теряют требуемые прочностные характеристики и теплопроводность после облучения их нейтронами, в реакторах не применяются;

в)  изменяется  также  и  коррозионная  стойкость  материала-поглотителя.

3. Требования к механическим свойствам материала-поглотителя существенно зависят от того, изготовляют из него несущие элементы конструкции или ненесущие механической нагрузки. Соответственно органы регулирования можно разделить на два типа:

а) органы регулирования, в которых материал-поглотитель применен для несущей основы конструкции (трубы, крестовины и пр.);

б) органы регулирования, в которых имеются несущие элементы из конструкционного материала, а элементы из материала-поглотителя не несут механических нагрузок.

Требования к механическим характеристикам материала-поглотителя в каждом из этих случаев различны. Если в первом случае механические характеристики материала-поглотителя должны обеспечивать достаточную прочность и стойкость конструкции при статических и ударных нагрузках, действии аэродинамических и гидродинамических сил, а также ударов и усилий, возникающих при возможных заклиниваниях и заеданиях, то во втором случае все эти нагрузки воспринимают элементы из конструкционного материала.

Известно, например, использование порошковых поглощающих материалов, обладающих отсутствием прочности и постоянства формы.

4.  Наиболее  важной  теплофизической  характеристикой  материалов-поглотителей является теплопроводность. Энерговыделение в материале при работе его в условиях  активной зоны  реактора  распределено неравномерно.  Эта неравномерность возникает как следствие влияния органа регулирования на поле нейтронов.  Из-за  неравномерности энерговыделения  между отдельными  участками органа регулирования возникают перепады температуры, которые, в свою очередь, вызывают термические напряжения  в элементах конструкции. Чем выше теплопроводность материала-поглотителя, тем меньше эти перепады температуры и, следовательно, более благоприятны условия для работы органа регулирования.

5.  Важная проблема, связанная с использованием поглощающих материалов в   органах   регулирования, - обеспечение  коррозионной   стойкости  конструкции.

В процессе коррозии происходит:

            а)  разрушение активной части органа регулирования;  

            б) загрязнение  теплоносителя  продуктами  коррозии,  которые  имеют высокую активность. Как  следствие такого загрязнения возникают отложения радиоактивных веществ в различных местах контура охлаждения, т. е. радиационное загрязнение оборудования, вынесенного за пределы биологической защиты.

Требуемая коррозионная стойкость органов регулирования обеспечивается применением коррозионно-стойких покрытий следующих видов: а) гальванические покрытия; б) плакирование; в) использование чехлов.

Износоустойчивость конструкции органов регулирования так же, как и коррозионная стойкость, должна обеспечивать минимальное попадание поглощающих и радиоактивных веществ в теплоноситель