RU1780130C - Способ определени тепловыделени в электрогенерирующих элементах при петлевых реакторных испытани х - Google Patents

Abstract

Использование: при испытани х многоэлементных термоэмиссионных электроге- нерирующих сборок (ЭГС) в составе петлевых каналов (ПК) в  чейках исследовательских реакторов. Сущность изобретени : в качестве детектора используют термоэлектрический детектор нейтронов с уран- содержащим чувствительным элементом. Определ ют коэффициент. G самоэкранировани  нейтронов топливом'. Мощность рэгэ тепловыделени  элемента осуществл ют по приведенному соотношению. 3 ил.слс

Description

Изобретение касаетс  термоэмиссионного преобразовани  энергии и может быть использовано при реакторных испытани х многозлементных термоэмиссионных электрогенерирующих сборок (ЭГС) в составе петлевых каналов (ПК).

Известен способ определени  тепловыделени  в ЭГС, заключающийс  в создании специального макета ПК с моделью ЭГС в виде отдельных электрогенерирующих элементов (ЭГС), каждый из которых заключен в индивидуальный калориметр, установке в макете детектора плотности потока тепловых нейтронов, обычно детектора пр мой зар дки (ДПЗ), измерении электрических сигналов калориметров и ДПЗ при работающем реакторе и определении нормировочного коэффициента в виде тепловой мощности ЭГЭ на единицу электрического сигнала детектора нейтронов, который считаетс  действительным при петлевых испытани х ЭГС во всем диапазоне мощности реактора.

Основной недостаток этого способа сложность и высока  стоимость изготовлени  и испытани  макета с калориметрами.

Известен способ определени  тепловыделени  в ЭГС во врем  петлевых реакторных испытаний заключающийс  в размещении в ПК измерительной системы в виде калориметрических детекторов, установленных напротив каждого ЭГЭ, измерении температуры и электрических сигналов

калориметрических детекторов во врем  облучени  в реакторе, измерении электрической мощности, генерируемой каждым ЭГС и оценку мощности тепловыделени  в каждом ЭГЭ непосредственно во врем  испытаний ЭГС.

Основной недостаток такого способа сложность и высока  стоимость, св занные с необходимостью создан1:  и размещени  в ПК калориметрической системы с четырьм  изолированными выводами на каждый детектор, усложнением теплосброса в ПК, температурными ограничени ми.

Цель изобретени  - упрощение проведени  измерений дл  определени  мощности тепловыделени  в ЭГС и его распределени  по отдельным ЭГЭ.

Дл  достижени  цели в способе, включающем размещение в ПК детектора, изменение мощности реактора, измерение в процессе реакторных испытаний ЭГС температуры и электрического сигнала детектора при нахождении его чувствительного элемента на уровне, совпадающем с серединой каждого из ЭГЭ и оценку тепловыделени  в каждом ЭГЭ, в качестве детекторов используют термоэлектрический детектор нейтронов с чувствительным элементом, содержащим уран (ТДН),определ ют коэффициент самоэкранировани  топливом тепловых нейтронов, а оценку мощности тепловыделени  в каждом ЭГЭ проводитс  по соотношению

)

N Й1 G

ЯэгэМШ а-bbvT + c(ln«)

где РЭГЗ - удельна  мощность тепловыделени  в ЭГЭ, Вт/см ;

G - коэффициент самоэкранировани  тепловых нейтронов топливом ЭГЭ, безразмерна  величина;

№35 -  дерна  концентраци  урана235 в топливе ЭГЭ и детектора,  дер/см ;

Чтдн удельна  мощность, тепловыделени  в чувствительном элементе ТДЫ, Вт/см Т - температ-ура детектора. °С;

а - коэффициент теплоотдачи от корпуса детектора к теплоносителю;

а, Ь, с, d, е - коэффициенты.

На фиг.1 показана конструктивна  схема ПК с испытываемой ЭГС и системами, необходимыми дл  реализации предлагаемого способа.

На фиг.1 обозначено: 1 - топливный сердечник ЭГЭ; 2 - ТДН (детектор); 3 - коллекторный пакет термозгииссипнной сборки; 4 - гелиевый зазор в ПК: 5 - несуща 

трубка (чехол) термоэмиссионной сборки; 6 - вод ной зазор в системе теплосброса ПК; 7 - трубка.

Предлагаемый способ реализуетс  следующим образом.

В ПК устанавливаютс  ТДН 2 так, чтобы чувствительный элемент каждого детектора находилс  на уровне середины топливного сердечника 1 соответствующего ЭГЭ

(фиг.1 а). Дл  уменьшени  габаритов устройства возможно использование одного ТДН, который может перемещатьс  по высоте ПК и устанавливатьс  в необходимых точках внутри специально встраиваемой в канал

трубки 7 (фиг,1б). Предварительно оцениваетс  коэффициент самоэкранировани  тепловых нейтронов топливом ЭГЭ. Поскольку топливо в ЭГЭ имеет высокое обогащение по урану-235 и сложную геометрию, то теоретическа  оценка коэффициента самоэкранировани  затруднена. Он может быть оценен по относительному распределению актов делени  по сечению топливного сердечника ЭГЭ. Это распределение может

быть получено, например, фотометрическим методом на критической сборке реактора .

Реактор с ПК выводитс  на один из рабочих уровней мощности. Последовательно

перемеща  ТДН вдоль ЭГС с фиксацией положени  его чувствительного элемента напротив каждого ЭГЭ, измер ют электрический сигнал ТДН и температуру охлаждающей его воды, после чего по (1)

определ ют мощность тепловыделени  в ЭГЭ. Подобную операцию провод т на каждом уровне мощности реактора, после перегрузки ТВС активной зоны, перемещени  стержней и других операций, привод щих к

изменению в процессе испытаний распределени  тепловыделени  вдоль ЭГС.

Формула (1) представл ет собой соотношение дл  нахождени  мощности радиационного тепловыделени  в одном из двух

одновременно облучаемых ураносодержащих образцах по известным; содержанию  дер урана-235 в обоих образцах; коэффициентам самоэкранировани  тепловых нейтронов обоими образцами; мощности

радиационного тепловыделени  во втором образце.

Claims (2)

1. В качестве образца с известной мощностью тепловыделени  принимаетс  чувствмтельный элемент ТДН. Мощность тепловыделени  в топливе ТДН определ етс  по электрическому сигналу ТДН и температуре окружающего его теплопос-;тел  по соотношению -2- qTjOhr (-Ле т a + bvT+c(lna) где Е - электрический сигнал ТДН, мВ; Т - температура ТДН. С; а- коэффициент теплоотдачи от поверхности ТДН и окружающей среде, Вт/м град; а, Ь, с, d, е - константы, завис щие от конкретного типа используемого ТДН. Соотношение (2) получено на основе расчетных исследований теплофизической модели ТДН, прошедшей экспериментальную проверку. Пример. Реализуемость и эффективность предлагаемого способа были проверены экспериментально во врем  испытаний ПКс п тью ЭГЭ в реакторе ВВРМ . Использовалс  ЭГС с одинаковыми ЭГЭ длиной 33 мм, диаметром эмиттера 10 мм. Коэффициент самоэкранировани  тепловых нейтронов топливом ЭГЭ был получен путем численного интегрировани  относительного распределени  плотности актов делени  по сердечнику. Распределение, полученное экспериментально фотометрическим методом на критическом стенде реактора В В Р-М в той же  чейке, где проводились испытани , представлено на фиг.
2. 2. Полученное значение коэффициента самоэкранировани  составило G 0,28. В качестве перемещаемого детектора использовалс  ТДН диаметром 1,5 мм с чувствительным элементом из уранциркониевого сплава массой 10 мг, обогащением по урану-235 36% и рабочим соотношением р 50) ;-т 18.4 - 0,59Vf-1-2615 (In а) Полученное распределение тепловыделени  вдоль ЭГС (мощность тепловыделени  в каждом из п ти ЭГС) приведено на фиг.З. Предлагаемый способ позвол ет относительно просто определ ть мощность тепловыделени  в каждом ЭГЭ (и соответственно ЭГС) непосредственно в процессе испытаний, а также исключить необходимость изготовлени  дорогосто щей калориметрической системы, т.е. снизить стоимость. . Формула изобретени  Способ определени  тепловыделени  в электрогенерирующих элементах при петлевых реакторных испытани х, включающий размещение в петлевом канале детектора, изменение мощности реактора, измерение температуры и электрического сигнала детектора при нахождении его чувствительного элемента на уровне, совпадающем с серединой каждого из электрогенерирующих элементов, и оценку тепловыделени  в каждом элементе, отличающийс  тем, что, с целью упрощени , в качестве детектора используют термоэлектрический детектор нейтронов с ураносодержащим чувствительным элементом, определ ют коэффициент G самоэкранировани  тепловых нейтронов топливом, а оценку мощности рэгэ тепловыделени  элемен|та осуществл ют по соотношению N1SIЕ гТМ WbvT-bcClnaH где N й , N 1:Ш - объемна  концентраци   дер урана-235 в топливе элемента и детектора соответственно,  дер/см ; Е - электрический сигнал детектора, мВ; Т - температура детектора, С; а - коэффициент теплоотдачи от корпуса детектора к теплоносителю; а, Ь, с, d, е - константы, равные соответственно 18.4. 0.59, 2615. 5000, 4500.

   Фи2.1

   lif

   M

   Ofnu

   /г

   3 2 -t О -f 2 S i/

   / MM

   Фиг. 2

   ,

   ЛЛГ

   too

   f,D

   20 ЦЙЗ

   30 -60