4. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ПО МОЩНОСТИ
С 1954 г. ядерные реакторы стали применяться в качестве тепловыделяющих блоков энергетических установок атомных электростанций.
Рис. II 1.7. Блок-схема взаимодействия элементов энергетической установки с ядерным реактором
В энергетическую установку атомной электростанции входят следующие основные устройства: ядерный реактор 1 (рис. II 1.7), охлаждающая жидкость 2, образующая первичный тепловой контур, парогенератор 3, паровая турбина 4, турбогенератор 5, конденсатор 6.
Паровая турбина, парогенератор и конденсатор образуют вторичный тепловой контур. В парогенераторе охлаждающая жидкость передает полученное в реакторе тепло во вторичный контур.
Рассмотрим процессы, происходящие в ядерном энергетическом реакторе. В центральной части реактора размещается урановое топливо 6 (рис. 111.8) и замедляющее вещество (бериллий) 8. Замедляющее вещество и урановое топливо образуют активную зону реактора.
Рис. III.8. Схема автоматического регулирования мощности ядерного реактора на тепловых нейтронах
При вводе внутри активной зоны источника первичных нейтронов в реакторе происходит поглощение ядрами урана свободных нейтронов. Каждое ядро урана, поглотившее нейтрон, испускает два-три нейтрона, которые, в свою очередь, поглощаются другими ядрами урана. При таком процессе распада ядер урана образуется цепная реакция с выделением большого количества тепловой энергии.
Для поддержания цепной реакции количество образующихся нейтронов должно быть равно количеству нейтронов, теряемых за счет поглощения и утечки. Мощность ядерного реактора пропорциональна количеству выделенных нейтронов в процессе деления. Поэтому изменение мощности реактора наиболее простым способом может быть получено путем увеличения или уменьшения количества поглощаемых нейтронов,
Введение в активную зону реактора кадмиевых стержней 7 увеличивает число поглощаемых нейтронов, а следовательно, вызывает снижение уровня мощности, отдаваемой реактором. Для повышения мощности необходимо выводить кадмиевые стержни из активной зоны.
В реакторах применяются три типа стержней: компенсирующие — для грубой установки заданного уровня мощности, регулирующие — для точной установки уровня мощности и, наконец, аварийные, после введения которых прекращается процесс деления.
Через активную зону реактора проходят трубопроводы 9, где циркулирует теплоноситель. Он отводит тепло от реактора и передает его через парогенератор паровой турбине.
Рассмотрим работу системы автоматического регулирования мощности ядерного реактора без учета влияния температуры и процессов его отравления ксеноном [8]. При необходимости повысить мощность, отдаваемую реактором, оператор на пульте перемещает движок задающего потенциометра 
Равновесие моста, образованного 
и ионизационной камерой 
нарушается, и на входе электронного усилителя образуется напряжение 
Электронный усилитель 1 с несимметричным входом, собранный на лампах 
усиливает сигнал. В оконечном каскаде усилителя установлены лампы 
в цепь катодов которых включен соленоид 2 и при наличии сигнала 
в одной из его обмоток ток увеличится. Золотник 3 переместится влево, и масло от насоса поступает к нижней полости силового цилиндра 5. Шток поршня силового цилиндра переместится вверх, а вместе с ним и поднимется регулирующий стержень 7. Процесс поглощения нейтронов в активной зоне уменьшится, а следовательно, возрастет количество нейтронов и мощность реактора повысится. Одновременно с этим начнет увеличиваться ток ионизационной камеры и мост начнет балансироваться. Напряжение 
будет уменьшаться; регулировочный стержень, перемещаясь вниз, снова займет прежнее положение, отвечающее критическому состоянию реактора. Мощность реактора устанавливается на уровне, заданном задатчиком.
Устойчивость работы системы автоматического регулирования реактором обеспечивается параллельным корректирующим устройством, состоящим из тахогенератора 4 и четырехполюсника R и С.
Задатчик мощности энергетической атомной станции может быть связан с устройством, измеряющим напряжение на клеммах турбогенератора. Тогда при колебаниях нагрузки генератора система автоматического регулирования будет изменять мощность реактора, поддерживая напряжение сети переменного тока постоянным.
