6.2. Регуляторы скорости перемещения

• редукторы;

• управление напряжением питания для двигателей постоянного тока;

• управление частотой управляющих импульсов для шаговых двигателей

6.3. Тормозные устройства

• механические: фрикционные муфты и амортизационные безынерционные пружины;

2. Исполнительные механизмы суз конкретных реакторов

Реакторы ВВЭР-440:

1. Рабочий орган (АРК) – ТВС с расположенным выше поглотителем из бористой стали;

2. верхнее положение ИМ;

3. «мокрое» исполнение – привод работает в среде 1-го контура;

4. мощный электродвигатель (кассета АРК - более 300 кг) переменного тока с автономным охлаждением (температура не более 100 градусов);

5. реечное исполнение (либо с подвижной шестерней либо с жестко закрепленной);

6. кинематическая схема (РО, тяга с охлаждением, электродвигатель с охлаждением, редуктор с подвижной шестерней, узел отключения, узел индикации);

7. индикация положения;

8. байонетное соединение тяги;

9. гидравлический тормоз;

10. две модификации ИМ (с подвижной реечной шестерней и неподвижной).

На реакторах ВВЭР-440 применяются ИМ двух модификаций. Кинематическая схема ИМ первой модификации показана на рис. 6.6. ИМ состоит из герметичного электродвигателя синхронно-реактивного типа погружного исполнения с автономным охлажде­нием, что обеспечивает его работу и среде первого контура реакто­ра при температуре обмотки не более 100°С. Общий вид редуктора электродвигателя приведен на рис. 6.7,а, конструкция электродви­гателя показана на рис. 6.8. От ведущей шестерни электродвига­теля вращение передается на редуктор. Особенность данной мо­дификации привода заключается в том, что реечная шестерня за­креплена не подвижно, а прижимается к рейке усилием электро­магнита. Такое решение позволяет обеспечить быстрый разгон (~ 0,5 с) падающей рейки и связанной с ней кассеты АРК до тре­буемой скорости (200—300 мм/с) по сигналу A3, а также предо­хранить редуктор от поломок в случае несрабатывания конечных выключателей. Конструкция узла отключателя показана на рис. 6.9. Рейка с промежуточной штангой соединяется посредством байонетного затвора, конструкция которого показана на рис. 6.10. Управление байонетом вынесено на верхний конец рейки, где уста­новлен также сердечник датчика положения. Центровка рейки обеспечивается специальными направляющими роликами, установ­ленными в корпусе редуктора (рис. 6.11).

Рис. 6.6. Схема механизма управления ВВЭР-440:

1 — охладитель; 2— рейка; 3 — статор электродвигателя; 4 — ротор электродвигателя; 5 — охладитель; 6 — редуктор; 7 — узел отключателя; 8 — индуктивный датчик положения

Реакторы ВВЭР-1000:

11. рабочий орган – кластер;

12. верхнее исполнение ИМ;

13. линейный шаговый двигатель;

Шаговый электромагнитный привод СУЗ

Шаговый электромагнитный привод СУЗ предназначен для обеспечения

дискретного (шагового) возвратно-поступательного перемещения органа

регулирования в активной зоне реактора с целью автоматического поддержания

заданного уровня мощности реактора, перевода реактора с одного уровня

мощности на другой, компенсации изменения реактивности и для обеспечения

быстрого прекращения ядерной реакции путем быстрого ввода в активную зону

поглощающих стержней.

Основными узлами привода являются блок электромагнитов, чехол, блок

перемещения, штанга, преобразователь перемещения и датчик положения. Узлы

привода, расположенные внутри чехла, работают в воде первого контура

реактора: узлы, расположенные снаружи – в воздушной среде.

Требуемый режим работы привода обеспечивается подачей в определенной

последовательности импульсов тока на катушки тянущего, запирающего и

фиксирующего электромагнитов.

Полюса электромагнитов, соединенные с защелками и другими элементами

блока перемещения, передвигаются под действием электромагнитного поля и

обеспечивают необходимые перемещения штанги или ее фиксирование в заданном

положении.

Для быстрого прекращения ядерной реакции (в режиме аварийной защиты)

все три электромагнита обесточиваются, защелки открываются и штанга с

органом регулирования имеет возможность свободного падения.

Преобразователь перемещения служит для преобразования линейного

перемещения штанги во вращательное движение элементов датчика положения,

обеспечивающего индикацию положения штанги. Сцепление штанги с органом

регулирования осуществляется с помощью байонетного соединения.

Техническая характеристика

|Скорость перемещения |20 |

|регулирующего органа в | |

|режиме регулирования, мм/с | |

|Время аварийного сброса |1,5-4|

|штанги с регулирующим | |

|органом с полной высоты | |

|рабочего хода, с | |

|Рабочий ход, мм |3500 |

|Масса привода, кг |550 |

14. PWR – подобно ВВЭР – 1000; линейный шаговый двигатель с магнитной защелкой.

BWR:

15. Особенности физики, влияющие на систему регулирования реактивности: деформация профиля нейтронного потока по высоте, большой запас реактивности (паровой эффект) – необходима большая эффективность КО, ограничение возможности использования борной кислоты, больший объем активной зоны, сепарация пара в верхней части корпуса реактора, следовательно нижнее расположение приводов РО,

Однако для успешного проектирования надежных и высокоэф­фективных механизмов и органов СУЗ для кипящих реакторов не­обходимо иметь в виду следующие специфические особенности установок этого типа.

1. Для кипящих реакторов характерна неоднородность структу­ры активной зоны по высоте. При восходящем потоке теплоноси­теля в нижней части активной зоны имеется небольшой экономайзерный участок без кипения, выше которого начинается образова­ние пузырьков пара. В верхней части активной зоны теплоноситель имеет ярко выраженную двухфазную структуру: паросодержание на выходе достигает 10—15% (по массе). Соответственно этому изменяются по высоте замедляющие свойства теплоносителя, а значит, и энергораспределение: его максимум смещается от центра вниз. При этом ввод поглотителя сверху будет еще более деформировать поле энерговыделения, а дифференциальная эффек­тивность такого органа регулирования в начале хода может ока­заться недостаточной.

2. В связи с меньшей энергонапряженностью габаритные раз­меры кипящего реактора при той же мощности получаются боль­ше, чем у реактора с водой под давлением. Поэтому количество регулирующих стержней в кипящих реакторах больше, чем в не­кипящих корпусных реакторах.

Значительно большее количество органов регулирования на со­временных кипящих реакторах объясняется не только усложнением задач пространственного регулирования энерговыделения в боль­шой зоне, но и трудностью применения здесь жидких поглотителей, так что вся избыточная реактивность компенсируется только стержнями.

3. В современных больших кипящих реакторах BWR сепарация пара происходит, как правило, в корпусе реактора. Пространство над активной зоной используется для гравитационного отделения капель воды, установки центробежных и жалюзийных сепараторов, организации тяговых участков (в установках с естественной цир­куляцией) .

С учетом изложенных соображений в реакторах BWR считает­ся целесообразным ввод стержней-поглотителей в активную зону снизу со стороны экономайзерного («холодного») участка. ИМ при этом также целесообразно располагать снизу, под реактором. Та­кое решение облегчает -перегрузку зоны, приводит к улучшению профиля энерговыделения по высоте реактора, обеспечивает до­статочно высокую и стабильную эффективность органов регулиро­вания (что особо важно для аварийной защиты), создает опреде­ленные удобства компоновки внутрикорпусных устройств и, нако­нец, дает возможность вести перегрузку при работающей систе­ме A3.

В пользу «нижнего» расположения ИМ на кипящих реакторах говорит и необходимость надежного охлаждения и смазки дета­лей механизма.

Как уже отмечалось, нижнее расположение органов и механиз­мов управления имеет недостатки:

- усложнение конструкции корпуса реактора и здания АЭС в свя­зи с созданием под реактором помещения СУЗ;

- опасность скопления радиоактивного шлака в патрубках и ИМ;

- необходимость мощного и быстродействующего привода СУЗ для осуществления быстрого ввода в активную зону стержней A3 против силы тяжести; при известных ограничениях на размеры наиболее подходящим для такой цели является линейный гидрав­лический привод (гидроцилиндр).

Нижнее расположение механизмов системы управления приня­то на всех больших кипящих реакторах фирмы «Дженерал элек­трик» (США), которая является в настоящее время основным про­изводителем ядерных энергетических установок подобного типа.

Универсальный гидропривод. Для перемещения стержней-погло­тителей в режимах компенсации, ручного и автоматического регу­лирования, а также медленной и быстрой A3 фирмой «Дженерал электрик» (США) разработан компактный универсальный ИМ с гидравлическим приводом. Такие механизмы устанавливаются на патрубках, вваренных в днище реактора, стержни же загружа­ются в зону сверху и сцепляются со штангами механизмов байонетными замками (поворот на 90°). Для выхода регулирующих органов в пространстве под активной зоной имеются направляю­щие трубы.

16. Преимущество нижнего расположения,

17. Недостатки нижнего расположения,

18. Выбор гидропривода для ИМ;

19. РО – крестообразной формы;

20. Схема работы (сделать прозрачку).

21. Фиксация,

22. Контроль положения индуктивными датчиками

РБМК:

23. Верхнее исполнение РО РР-АЗ,

24. Тросовое соединение,

25. Двигатель постоянного тока (48 В), электромагнитная муфта, сброс под действием силы тяжести,

26. Укороченные стержни и стержни АР – ввод снизу,

27. Преимущества и недостатки тросового соединения.

АМБ:

28. Нижнее расположение всех приводов,

29. АР – привод рейка-шестерня

30. РР – винт-гайка,

31. АЗ – гидропривод (схема).

32. Не универсализм