CS223408B1 - Prevádzkový detektor na meranie vyhorenia paliva v atómovom reaktore - Google Patents

Description

223408 a

Vynález sa týká prevádzkového detektorana meranle vyhorenia paliva v atómovomreaktore.

Doteraz sa určuje stupeň vyhorenia pali-va v atómovom reaktore na základe spektro-metrického určenia koncentrácie vyhořenýchjadier 235U po ožiarení v atómovom reakto-re; registráciou cézia 137Cs, ktoré vzniká prištiepenl; registráciou kobaltu 60Co, ktorývzniká v kobaltovom monitore; na základemnožstva plutonia pri výpočte neutrónov238U a kalorimetrickým meraním tepelnéhoefektu, ktorý sprevádza štiepenie jadier a ajteoretickým výpočtom. Teoretický výpočetkoeficientu vyhorenia paliva je poměrnědost obtiažny, vzhfadom na spektrum neu-trónov a jeho stabilitu v reaktore a hroma-denie produktov vyhorenia. Ďalšie experi-mentálně metody okrem kalorimetrických apomocou kobaltového monitora umožňujúmerať stupeň vyhorenia až po ožiarení ma-teriálu, t. j. až po ukončení palivovej kam-paně reaktora. Tieto metody sú nevýhodnénajmá preto, že sa nedajú uplatnit aj počasprevádzky. Kalorimetrické metody sú zalo-žené na určovaní množstva energie uvol'ne-nej pri štiepení jadier. Uvofnenú energiu po-tom pohlcuje detektorové teleso. Teleso všakmusí mať dostatočne vysoká koncentráciujadier, takže volná středná dráha neutró-nov je menšia ako sú rozměry telesa. Na vy-hodnotenie vyhorenia paliva sú potřebnépředběžné jadrovofyzikálne a materiálovofy-zikálne charakteristiky pohlcujúcich detek-torových telies, ich priebežná charakteristi-ka a hodnoty žiarenia.

Uvedená nedostatky odstraňuje prevádz-kový detektor na meranie vyhorenia palivav atómovom reaktore podlá vynálezu, kto-rého podstata spočívá v tom, že zostáva ztroch kovových tepelných vodičov, izolova-ných keramickými izolátormi, pričom dvatepelné vodiče sú ukončené v dvoch guliachuranového paliva, z ktorých jedna je obale-ná zirkóniovým obalom a druhá je obalenázirkóniovým a zlatým obalom, přitom zirkó-niové obaly týchto dvoch gulí sú spojenézirkóniovým držiakom, na ktorý je připoje-ný třetí tepelne izolovaný kovový tepelnývodič.

Vynález prevádzkového detektora na me-ranie vyhorenia paliva v atómovom reaktoreumožňuje poměrně jednoduchým spósobompriebežne merať stupeň vyhorenia paliva vktoromkotvek mieste atomového reaktora ana základe toho získávat potřebné údaje oteplovodivosti paliva počas prevádzky.

Na priipojenom obrázku je schematickyznázorněný příklad vyhotovenia prevádzko-vého detektora na meranie vyhorenia pali-va v atómovom reaktore.

Prevádzkový detektor je vyhotovený ztroch tyčových kovových tepelných vodičov3 připojených na ultrazvukové vodiče, ktorésú uložené v tepelných keramických izolá-toroch 4, z ktorých dva sú umiestnené vstřede gule uránového paliva 2 a jeden ko- vový tepelný vocVč 3 je spojený so zirkónio-vým držiakom 5. Gule uránového paliva 2sú obalené zirkóniovým obalom 1, pričomjedna z gulí uránového paliva 2 je obalenáaj zlatým obalom 6. Zirkóniové obaly 1 súspojené zirkóniovým držiakom 5. Tyčové ko-vové tepelné vodiče 3 móžu byť vyhotovenéz iridia, ruténia, ródia alebo osmia a obale-né sú keramickou izoláciou, vytvořenou pretento účel. Pri meraní sa rádioaktívne ply-ny odvádzajú z gulí uránového paliva 2 de-tektora cez mikrotrhlinky zirkóniových oba-lov 1 a zlatého obalu 6. Přitom sa zlatý obalB nanáša na zirkóniový obal 6 vákuovoutechnológiou. S prevádzkovým detektorommožno merať stupeň vyhorenia paliva « vrozsahu 2 až 20 °/o,

Pre meranie stupňa vyhorenia paliva vatomovom reaktore platí medzi náplňamiuránového paliva 2 v guliach detektora apalivovými článkami reaktora vzťah Φι kde Φι je stredný neutrónový tok v guliachuránového paliva detektora, Φ2 — stredný neutrónový tok v palivo-vých článkoch reaktora, a — stupeň vyhorenia paliva v guliachdetektora, at — stupeň vyhorenia paliva v článkureaktora. Φι Přitom hodnota —— k, závisí na geo-Φ2 metrickom tvare detektora a účinnom prie-reze pohlcovača neutronového toku v pali-vových článkoch reaktora a v guliach urá-nového paliva detektora.

Teplo vzniknuté pri hoření uránového pa-liva v prvej guli detektora qi = λ . ΔΤι kde λ je integrálna tepelná vodivosť paliva[J], ΔΤι — rozdiel teplot nameraných v stře-de a na povrchu prvej gule uránového pa-liva detektora.

Teplo vzniknuté pri hoření uránového pa-liva v druhej guli detektora q2 = λ . ΔΤ2 kde λ je integrálna tepelná vodivosť paliva [J], ΔΤ2 — rozdiel teplot nameraných v stře-de a na povrchu druhej gule uránového pa-liva detektora. Z porovnania vzťahov vyplývá, že qi _ ΔΤιq2 ~ ΔΤ2

Claims (1)

1. 223408 . 100 % pričom po dosadení hodnot dostaneme qi = kíPiNiq2 — k$2pN2q2 = k Φ2 pN2 qi = k Φι Ni kde Ni je počet zvyšných atómov v uránovompálivé prvej gule detektora, N2 — počet zvyšných atómov v uránovompálivé druhej gule detektora, p — koeficient časovej dížky vyžarovania(napr, při zlatom obale hrubom 0,1 mm,p = 0,88 j. Z porovnania týchto vzťahov vyplývá, že qi _ Niq2 — p . N2 ’ resp. ATi = NiΔΤ2 p . N2 ΔΤ2 — ρΔΤιΔΤ2 — ρ2ΔΤΪ pričom ΔΊι = Ti — T3 a ΔΤ2 = T2 — T3kde Ti je teplota v prvej guli uránového pali-va detektora [K], T2 — teplota v druhej guli uránového pali-va detektora [K], T3 — teplota povrchu guli uránového pa-liva detektora, p — koeficient časovej dížky vyžarovania. Ako vyplývá z uvedeného vzťahu, přes-nost merania stupňa vyhorenia paliva a zá-visí od přesnosti merania teploty a určí sana základe róznosti teplotných gradientovdvoch guli uránového paliva detektora. Připoužití ultrazvukového teplomera je přes-nost merania a cca 0,1 %. Prevádzkový detektor možno využit primeraní vyhorenia paliva v atomových reak-toroch. PREDMET Prevádzkový detektor na meranie vyhore-nia paliva v atómovom reaktore, vyznačujú-ci sa tým, že zostáva z troch kovových te-pelných vodičov (3j, izolovaných keramic-kými izolátormi (4), pričom dva tepelné vo-diče sú ukončené v dvoch guliach uránové-ho paliva (2), z ktorých jedna je obalená VYNALEZU zirkóniovým obalom (1] a druhá je obalenázirkóniovým obalom [lj a zlatým obalom(6j, přitom zirkóniové obaly (1) týchtodvoch guli sú spojené zirkóniovým držia-kom (5), na ktorý je připojený třetí tepel-ne izolovaný kovový tepelný vodič (3). 1 list výkresov