Система инертного газа

Ввиду большой химической активности натрия по отношению к кислороду воздуха все натриевые системы выполняются герметичнымн, а полости над теплоносителем заполняются осушенным и очищенным от кислорода инертным газом. Эти защитные меры позволяют исключить непосред­ственный контакт натрия с воздухом, обеспечить поддержание необходимого качества теплоносителя в процессе работы реактора, в стояночных режимах и при проведении ремонтных операций. Повсеместное применение в качестве защитного газа в натриевых контурах получил аргон. Он не взаимодействует с натрием и практически не растворяется в нем во всем диапазоне рабочих тем­ператур. Аргон хорошо удерживается в контуре, так как его плотность несколько больше, чем у воздуха. Это облегчает создание инертной атмосферы за счет под­дува при ремонтах и разуплотнениях контура. Недостатком аргона является его относительно большая наведенная радиоактивность.

Перед подачей в газовую систему реактора из транспортных баллонов ар­гон может быть дополнительно очищен от кислорода и влаги с помощью хи­мически активных поглотителей: простого гранулированного силикагеля (для осушки) и омедненного силикагеля (для поглощения кислорода). Очищенный ар­гон поступает в промежуточные емкости чистого газа. Вследствие больших объе­мов контуров количество чистого газа, хранимого в системе, велико, поэтому газ накапливается в специальных ресиверах при давлении до 20 МПа. Закачка в баллоны осуществляется мембранными компрессорами, конструкция которых исключает возможность загрязнения аргона маслом.

Избыточное давление аргона в газовой полости реактора поддерживается в пределах 5—50 кПа в зависимости от режима работы установки. Перед пере­грузкой реактора давление в газовой полости снижается за счет сброса аргона в газовую систему. Газовая система выполняет также функции компенсации температурных изменений объема теплоносителя и корпуса реактора. Поэтому к ней обычно подключаются дополнительные ком­пенсационные баки, за счет которых колебания давления газа в реакторе при изменениях объема натрия поддерживаются в допустимых пределах. Объем этих баков, как правило, значительно больше объема газовой полости реактора. Для этой цели могут использоваться, например, пустые емкости системы приемки нат­рия (дренажные баки.).

Поскольку аргон в газовой подушке реактора активируется под действием нейтронного излучения и, кроме того, в него попадают газообразные продукты деления, выходящие из негерметнчных твэлов, предусматриваются системы вы­держки и очистки активного аргона. Очистка аргона от нуклидов ксенона и крип­тона осуществляется методом адсорбции на охлажденном до криогенных темпе­ратур (до 90 К) активированном угле. Это позволяет существенно улучшить радиационную обстановку при перегрузках топлива, когда приходится произво­дить сдувку из реактора больших объемов защитного газа. Одновременно по­вышается чувствительность контроля за степенью разгерметизации твэлов в ак­тивной зоне, осуществляемого по выходу газообразных продуктов деления в газовую полость реактора. Чтобы исключить забивание линий газовых систем в результате конденсации паров н аэрозолей натрия, присутствующих в защитном газе, на газовых линиях устанавливаются «ловушки» паров натрия (ЛПН). Простейшая ЛПН конденсационного типа имеет насадку из нержавеющей стружки или сетки плотностью 400—450 кг/м³. По мере охлаждения газа в на­садке пары натрия конденсируются на стружке. Жидкий натрий частично слива­ется в контур, а частично замерзает на стружке. Разработаны также более эф­фективные ЛПН с постоянным сливом конденсата натрия. Температурный режим такой ловушки исключает замораживание натрия в фильтре, что значительно увеличивает ресурс ее работы.

Отборы и спектрометрический анализ аргоновых проб из защитной подушки реактора позволяют контролировать состояние (герметичность) твэлов, а изме­нение давления газа — герметичность систем первого контура.