3.2.4. Биологическая защита

Биологическая зашита реактора на уровне активной зоны в радиальном направлении включает в себя:

• бериллий - 69 мм (со стороны ВТС - 596 мм);

• воду - 600 мм;

• тяжелый бетон с плотностью 6,5 и 5,2 т/м³ - 1800 мм.

Сверху над активной зоной защита обеспечивается слоем воды высотой 6200 мм.

Снизу под активной зоной защитой служит слой воды толщиной 500 мм и стальные плиты общей толщиной 60 мм.

Верхняя часть (выше активной зоны) биологической зашиты

выполнена из обычного бетона плотностью 2,3т/м³.

Основное технологическое оборудование реактора - трубопроводы, насосы первого контура, теплообменники, задерживающая ёмкость, фильтры очистки воды I контура, фильтры воздухоочистки системы спецвентиляции размещены в подвальных помещениях, имеющих перекры­тия из тяжелого бетона толщиной до 600 мм.

Шахта-хранилище отработавших ТВС заглублена до отметки -1,72 м, имеет боковую защиту из тяжелого бетона. Сверху над ТВС находится слой воды 5500 мм, надежно защищающий персонал от гамма-излучения.

3.2.5. Экспериментальное оборудование и устройства

Экспериментальные устройства реактора обеспечивают прове­дение широкого круга исследований.

Реактор имеет 10 горизонтальных экспериментальных каналов (ГЭК) для вывода пучков нейтронов (рис. 4), 9 из которых приваре­ны к стенке бака реактора.

8 ГЭК-ов имеют внутренний диаметр 100 мм, два ГЭКа касательных имеют внутренний диаметр 150 мм. Касательный канал ГЭК-4 проходит через весь бак и имеет два выхода: в физический зал и радиационный павильон. Касательный канал ГЭК-Т имеет один выход. Горизонтальные каналы с внутренним диаметром 100 мм изготовлены из нержавстальных труб с толщиной стенки 4 мм. Концы каналов про­точены до толщины 2 мм. Донышки ГЭКов имеют толщину 2 мм. Каса­тельный канал ГЭК- 4 имеет толщину стенок 5 мм.

В районе активной зоны реактора ГЭК-4 проточен до толщины 2,5 мм. Канал ГЭК- 4 изготовлен из двух частей с сильфоном между ними для компенсации температурного расширения.

Касательный канал ГЭК-Т изготовлен из трубы Ø 150 х 5 мм, материалом которой является сплав алюминия САВ-1. ГЭК-1 имеет с наружной стороны фланец, который крепится к ответному фланцу с патрубком, приваренному к стенке бака реактора.

Между фланцами установлена свинцовая прокладка. Опыт эксплу­атации свинцовых прокладок в проходке через стенку бака в течение 10 лет до реконструкции реактора и 7 лет после реконструкции подтвердил их надежность. Под фланцевым соединением ГЭК-1 уста­новлен поддон с выводом трубки от него в физический зал для обна­ружения течи воды.

Со стороны радиационного павильона в бак вварен патрубок с фланцем для прохода трубы от генератора активности радиационного контура. Основной и ответный фланец изготовлены из нержавеющей стали. Прокладка между фланцами изготовлена из свинца.

Зазоры между торцами ГЭКов и корпусом активной зоны реак­тора равны 3 ± 0,5 мм.

Максимальное значение плотности потока быстрых нейтронов (Е> 0,821 МэВ) на торце ГЭК равно 1, 810¹² н./см². с. МВт.

ГЭКи со стороны физического зала перекрываются шиберами, обеспечивающими биологически защиту от нейтронного и гемма-из­лучения. Управление шиберами производится с пультов, установлен­ных в соответствующих секторах физического зала.

Горизонтальные каналы № 3, 5, 8 оборудованы пневмотранспортными устройствами, позволяющими облучать образцы в пеналах, подаваемых на позицию облучения (в ГЭКи) из экспериментальных установок, находящихся в смежных с физическим залом лаборато­риях.

Проекты "пневмопочт" прошли техническую экспертизу у глав­ного конструктора и научного руководителя, согласованы этими головными организациями.

ГЭК-9 оборудован "холодной петлей", позволяющей облучать изделия при температуре 85К. Экспертиза проекта холодной петли проведена, главным конструктором. Проект согласован с научным руководителем, главным конструктором.

В ГЭК-4 производится облучение кремниевых слитков (легиро­вание кремния). Проект экспериментальной установки согласован головными организациями.

Загрузка облучаемых образцов в ГЭК-4 практически не влияет на реактивность реактора. Экспериментально при загрузке в ГЭК образца с бором был определен следующий эффект реактивности:

- загрузке в ГЭК образца вводит отрицательную реактивность.

- выгрузка образца из ГЭК вводит положительную реактивность 0,015_эфф

Для облучения изделий в пределах корпуса активной зоны уста­новлены три канала наружным диаметром 44 мм в центральные бериллиевые блоки. Из них два канала сухие, изогнутые для исключения прямого прострела гамма нейтронного излучения. Один канал прямой с водой. Каналы изготовлены из труб, материал - сплав алюминия АД-1.

Загрузка экспериментального образца (горной породы) в цент­ральный сухой канал вводит отрицательную реактивность 0,04 _эфф выгрузка образца вводит положительную реактивность 0,04_эфф.

Облучение в ЦЭКах изделий в кадмиевом чехле не допускается, в виду расплавления кадмия от радиационного разогрева.

Установка в центральный бериллиевый блок сухого эксперимен­тального канала вводит положительную реактивность 0,42_эфф. Заполнение канала водой вводит отрицательную реактивность 0,42_эфф.

В принципе, в пределах корпуса активной зоны могут быть ус­тановлены:

- еще 1 канал диаметром 44 мм в центральный бериллиевый блок;

- экспериментальные каналы или ампулы наружным диаметром 96 или 44 мм в бериллиевые блоки отражателя.

Экспериментально проведенная загрузка образца (арсенида галлия в канал наружным диаметром 96 мм, установленный в бериллие­вый отражатель активной зоны) показала следующее:

- загрузка образца вводит отрицательную реактивность 0,089_эфф;

- выгрузка образца вводит положительную реактивность 0,089_эфф.

Перечисленные выше экспериментальные устройства не приводят к возникновению локальных критических масс и к перекосам полей энерговыделения:, которые могут привести к повреждению твэлов реактора.

Для облучения за пределами корпуса активной зоны (в водном отражателе) установлены вертикальные каналы (ВЭКи) из сплава алюминия АД-1:

- один канал диаметром 70х2 мм;

- 8 каналов диаметром 55х2 мм;

- один канал с пневмопочтой для пеналов диаметром 25 мм.

Общее количество ВЭК, которое может быть установлено вне корпуса активной зоны, равно 14 шт. Для этого в верхнем фланце корпуса активной зоны и в настиле верхней площадки выполнено 14 отверстий под установку ВЭК.

Два канала ВЭК-3 и ВЭК-7 заняты под ионизационные камеры каналов измерения уровня мощности реактора. Каналы ВЭК сухие, изогнутые, что исключает прострел нейтронов и гамма-излучения и позволяет обходиться без защитных пробок на каналах и произ­водить загрузку и разгрузку образцов в каналы на мощности реак­тора.

Загрузка и разгрузка образцов (горных пород) в ВЭКи не влияет на реактивность реактора. Экспериментально отмечено, что загрузка образцов в борном контейнере в ВЭК-П (Ø70 мм) вводит отрицательную реактивность - 0,015_эфф, выгрузка образца вводит положительную реактивность- 0,015_эфф.

При заполнении сухого ВЭК водой изменение реактивности экспериментально не обнаружено.

Пневмотранспортное устройство, установленное в ВЭК-4, имеет специальный чехол в виде трубы, верхний конец которой выведен выше фланца активной зоны на 660 мм. В случае разрыва пневмопочты, воздух будет выходить в надреакторное пространство, и не может захватываться потоком воды, проходящим через активную зону. Высота чехла определена экспериментально при трех включенных ГЩ на подкритическом реакторе. Трубы пневмопочты нержавстальные, чехол выполнен из сплава алюминия АД-1. Между чехлом и нержавстальными трубами установлены прокладки из титана. Технический проект пневмотранспортного устройства ПП-28, установленного в ВЭК-4, согласован главным конструктором, научным руководителем. Все экспериментальные устройства удовлетворяют критериям и принципам безопасности в атомной энер­гетике.

Внутренняя тепловая сборка (ВТС)

Внутренняя тепловая сборка предназначена для формирования поля нейтронов с кадмиевым отношением 19 по золоту. ВТС состоит из бериллиевых блоков, установленных в 33 ячейки (рис.10). Шаг ячеек 71,5 мм х 71,5 мм. Бериллиевые блоки размерами по бериллию равны 67 х 67 х 660 мм и два бериллиевых блока размерам 138,5 х 138,5 х 660 мм. По конструкции бериллиевые блоки аналогич­ны бериллиевым блокам, установленным в отражатель активной зоны.

Корпус ВТС выполнен из алюминиевой (сплав АД-1) обечайки, приваренной снизу к дистанционирующей решетке. Сверху к обечайке приварен фланец. Нижняя решетка через титановые прокладки тремя болтами крепится к нержавсталъному листу совмещенной задерживаю­щей емкости.

Нижние алюминиевые концевики блоков своими крестообразными прорезями устанавливаются на ребра дистанционирующей решетки.

Верхние концевики имеют дистанционирующие выступы. Размеры верхних концевиков по выступам равны 71,5 мм.

Внутренний размер фланца ВТС по максимальной грани (для 8-ми блоков) составляет 571,2 ± 0,5 мм. Если предположить наи­худший вариант, когда все верхние наконечники блоков изготовлены с максимальным минусовым допуском - 0,2 мм, а Фланец с допуском +0,5 мм, то на 8 блоков по грани сборки будет зазор 1,3 мм. Практически бериллиевые блоки устанавливаются с небольшим уси­лием, что говорит о трении верхних наконечников и плотной их посадке. Конструкция сборки и условия ее эксплуатации исключают самопроизвольное перемещение бериллиевых блоков. Проект ВТС утвержден научным руководителем.

В бериллиевую сборку не допускается установка тепловыделяю­щих сборок. Выгрузка и загрузка бериллиевых блоков в сборку не влияет на реактивность реактора. Это подтверждено эксперимен­тально при выгрузке двух бериллиевых блоков.

В сборку установлены:

• два канала с ионизационными камерами СУЗ;

• один экспериментальный канал с водой диаметром 45х2 мм;

• две камеры КТВ-4 для измерения потока нейтронов комплекса ядерного легирования кремния.

Бериллиевый блок ГЭК-4

Вдоль грани активной зоны со стороны ГЭК-4 (рис.10) уста­новлен бериллиевый блок размерами 190х550х648 мм. Блок охватывает экспериментальные каналы ГЭК-4 и ГЭК-2 и состоит из четырех час­тей, скрепленных с боков нержавстальными листами толщиной 12 мм. Вся конструкция укреплена болтами на тележке и может быть пере­двинута по рельсам для демонтажа зоны. Назначение блока - формиро­вание поля тепловых нейтронов по сечению ГЭК-4 и в ВТС.