RU1783383C - Способ коррозионно-термических испытаний - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к атомной энергетике , используетс  при оценке надежности длинномерных твэлов в услови х повышенных (аварийных) температур, при воздействии жидкой и газообразной коррозионной среды. Цель: повышение достоверности и производительности испытаний Сущность изобретени  помещают твэл в камеру из кварца, участки испытуемого твэ- ла подвергают воздействию нагрева, жидкой и газообразной коррозионной среды и термоциклированию. Используют кольцевой нагреватель, длина которого меньше длины испытуемого Yвэлa и устанавливают его с зазором относительно твэла на наружной поверхности камеры или внутри нее Перемещают нагреватель вдоль твэла с заданной выдержкой на каждом участке. До или в процессе воздействи  нагрева заполн ют зазор жидкой агрессивной средой и измен ют ее уровень изменением давлени  в камере. Воздействие газообразной среды обеспечивают путем поддержани  уровн  жидкой среды на нижней границе испытуемого участка, а термоциклирование осуще- ствл ют периодическим заполнением зазора жидкой средой. 2 з п ф-лы, 1 ил. сл

Description

Изобретение относитс  к атомной энергетике , в частности к коррозионно-термиче- ским испытани м облученных длинномерных тепловыдел ющих элементов (твзлов) реакторов типа ВВЭР, РБМК, БН и решает задачу оценки надежности твэлов при их нагревании до температур, преимущественно превышающих эксплуатационные (аварийные температуры), при воздействии жидкой и газообразной коррозионной среды и термоциклировании

Известен способ коррозионно-термиче- ских испытаний необлученных длинномерных твэлов реактора РБМК в вертикально

расположенной камере (автоклаве) с использованием нагревател  с длиной, превышающей длину испытуемого твэла, включающий следующие операции; твэл помещают в автоклав; автоклав герметизируют и помещают в неподвижную вертикально расположенную нагретую печь, имеющую длину не менее длины твэла; через автоклав пропускают по подогреваемому паропроводу вод ной пар из внешнего источника пара; выдерживают твэл в сформированном коррозионно-термическом режиме заданное врем ; извлекают автокчав из печи, охлаждают автоклав, отсекают источник пара,

Ч 00

со со

00

СА)

производ т разгерметизаций автоклава; извлекают твэл из автоклёв&г измер ют (изучают) эффекты автоклавировани  на твэле.

Наиболее близким аналогом, совпадающим с предлагаемым изобретением  вл етс  способ, заключающийс  в том, что нагреванию и выдержке в парах коррозион- но-активной жидкости (в парах воды) подвергают герметизированные недлинномерные твэлы (отрезки, фрагменты твэлов). Этот способ позвол ет устранить некоторые недостатки способа-аналога. В частности , он обеспечивает возможность испытывать фрагменты одного и того же твэла в различных режимах, т.е. уменьшить расход дорогосто щих твэлов; уменьшить массу и объем радиационно- и йз(5Шоопас- ных продуктов коррозии, образующийс  при критических испытани х.

Производительность испытаний по способу-прототипу не только не возрастает, но уменьшаетс  за счет введени  дополнительных операций по фрагментации исходного твэла и герметизации фрагментов. Во избежание вли ни  герметизированных торцев фрагмента на напр жённее состо ние оболочки (торцевые эффекты) длина фрагмента должна превышать значение 10- 15 диаметров оболочки.

Невозможность сохранить во фрагментах твзлрв исходное давление и состав внут- ритвэльного газа существенно уменьшает достоверность (представительность) информации , получаемой в результате испытаний фрагментов длиномерного твэла.

Цель изобретени  - повышение достоверности и производительности испытаний путем перемещени  вдоль испытуемого неф рагментированного твэла нагревател , длина которого меньше длины испытуемого твэла, и уровн  жидкой агрессивной среды в зазоре между нагревателем и твэлом.

При этом повышение достоверности результатов испытаний обеспечиваетс  за счет сохранени  давлени  и состава внутри- твзльной среды в нефрагментированном твэле, а повышение производительности испытаний обеспечиваетс  за счет увеличени  количества коррозионно-термиче- ских и/или термоциклических испытаний, проводимых за одну загрузку камеры (автоклава ).

Поставленна  целъ достигаетс  тем, что испытани м подвергают длинномерный не- фрагментированный твэл, в котором сохран ютс  исходное давление и состав енутритвэльной среды; используют нагреватель , длина которого меньше длины испытуемого твэла; воздействие нагрева на

участки твэла осуществл ют путем перемещени  нагревател  вдоль твэла с заданной выдержкой на каждом участке; воздействие жидкой агрессивной среды обеспечивают

заполнением ею зазора между нагревателем и твэлом до или в процессе воздействи  нагрева; воздействие газообразной среды обеспечивают путем поддержани  уровн  жидкой среды на нижней границе испытуе0 мого участка; термоциклирование осуществл етс  периодическим заполнением зазора жидкой средой выше верхней границы испытуемого участка; при стационарном расположении нагревател  относительно

5 испытательной цилиндрической камеры (автоклава ) камеру частично заполн ют жидкой агрессивной средой, твэл перемещают вдоль камеры, а перемещение уровн  жидкой среды и заполнение ею зазора осуще0 ствл ют изменением давлени  в камере; дл  уменьшени  поглощени  стенками камеры подводимой к твэлу энергии от нагревател  и наблюдени  за твэлом в процессе испытаний используют камеру,

5 например, из кварца, а нагреватель выполн ют кольцевым и устанавливают его на наружной поверхности камеры; дл  обеспечени  возможности испытаний при повышенных давлени х, температурах и

0 скорост х нагрева используют нагреватель в виде высокочастотного электромагнитного индуктора, который размещают внутри металлической камеры и отдел ют от твэла изолирующей трубкой, например, из квар5 ца.

На чертеже изображена схема устройства дл  коррозионно-термических и термоциклических испытаний, где 1 - испытуемый длинномерный нефрагментированный твэл;

0 2 - длинномерна  камера (автоклав); 3 - уровень жидкой агрессивной среды (воды); 4 - нагреватель; 5 - испытуемый участок твэла; б - верхн   крышка камеры с устройствами контрол  и сброса давлени ; 7 - тру5 бопровод дл  гидравлического соединени  камеры с отдельной емкостью, содержащей жидкую агрессивную среду; 8 - отдельна  емкость с жидкой агрессивной средой; 9 - приборы контрол  давлени  газа; 10 - жид0 ка  агрессивна  среда; 11 - регул тор давлени  газа; 12 - источник газового давлени ,

Нефрагментированный твэл 1  дерного реактора РБМК-1000, имеющий диаметр

5 t3,6 мм и длину 3644 мм, загружают с зазором в камеру 2 длиной 4000 мм, выполненную из стальной трубы d x da 10X16 мм. Производ т гидравлическое соединение нижней части камеры посредством трубопровода 7 с отдельной емкостью 8 обьемом 2

л, содержащей 1 л жидкой агрессивной среды (воды) 10. Герметизируют камеры при атмосферном давлении посредством верхней крышки 6. На рассто нии, например 2000 мм от нижней части камеры устанав- ливают с зазором нагреватель - трубчатую печь сопротивлени  4 СУОЛ-0,25.1.1 /12МР- ИЗ, имеющую длины нагревател  150 мм. Резогревают печь до достижени  температуры на оболочке твэла в сечении по цент- ру печи 1000°С. При этом на рассто нии Z ±75 мм от центра печи (Z 0) температура оболочки твэла составл ет 400°С, а на рассто нии Z ±175 мм от центра печи температура оболочки твэла составл ет 100°С. Длина испытуемого участка 5 в данном примере составл ет 350 мм,

В отдельной емкости с водой создают избыточное давление газа 0,1 МПа путем ее подключени  к источнику газового давле- ни  12 через регул тор давлени  11. При заданном избыточном давлении газа часть воды будет выдавлзна в зазор между твэлом и стенкой камеры, т.е. частично заполнит камеру. Уровень воды 3 в камере будет на- ходитьс  в пределах нагреваемого участка на отметке Z - -150 мм от центра печи. Температура на отметке Z И50 мм составл ет 180°С, что превышает температуру кипени  воды при избыточном давлении 0,1 МПа. Поэтому часть воды будет испарена. Регулировкой давлени  газа в отдельной емкости (и, соответственно, в камере) поддерживают уровень воды в камере на отметке Z -165 мм от центра печи, т.е. на нижней границе испытуемого участка, где температура оболочки твэла составл ет 120°С и соответствует температуре кипени  воды при избыточном давлении 0,1 МПа.

Заданные услови  обеспечивают на длине нагреваемого участка градиент температуры от 1000 до 100°С и соответствующий этим температурам состав коррозионной среды - вода или вод ной пар различной плотности.

После выдержки испытуемого участка твэла в сформированном коррозионно-тер- мическом режиме нагреватель перемещают вверх вдоль камеры (и, соответственно, вдоль твэла) на 350 мм, т.е. на новый испы- туемый участок. Производ т выдержку испытуемого участка в прежнем или новом коррозионно-термическом режиме.

В данном примере по длине оДного твэла может быть проведено за одну загрузку камеры до 10 испытаний.

Еще большее увеличение производи- тельности испытаний достигаетс  путем использовани  менее прот женного нагревател  в виде, например, одновиткового электромагнитного индуктора. При необходимости проведени  испытаний при повышенных давлени х (до 15 МПа), температурах i (до ISO tj,), скорост х нагрева (до 100°С/с) электромагнитный индуктор целесообразно размещать внутри металлической камеры и изолировать его от твэла, например, с помощью кварцевой трубки. В этом случае вода (пары воды) будут заполн ть зазоры между твэлом и кварцевой трубкой, между кварцевой трубкой и нагревателем .

При необходимости вести наблюдени  за состо нием твэла в процессе испытаний и дл  уменьшени  поглощени  стенками камеры подводимой к твэлу энергии от нагревател  камеру (или часть камеры) выполн ют из оптически-прозрачного кварца , а нагреватель выполн ют кольцевым и устанавливают на наружной поверхности камеры.

При необходимости проведени  термоциклических испытаний (резкого охлаждени  испытуемого участка после его выдержки в заданном коррозионно-термическом режиме) периодически заполн ют зазор между твэлом и стенкой камеры жидкой средой (водой) путем сброса давлени  над уровнем воды в камере и/или увеличением давлени  газа в отдельной емкости 8.

Claims (3)

1.Способ коррозионно-термических испытаний твзлов  дерных реакторов, по которому участки испытуемого твэла подвергают воздействию нагрева и жидкой и газообразной коррозионной среды и тер- моциклированию, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности и производительности испытаний, используют нагреватель, длина которого меньше длины испытуемого твэла, устанавливают его с зазором относительно твэла, воздействие нагрева на участки твэла осуществл ют путем перемещени  нагревател  вдоль твэла с заданной выдержкой на каждом участке , воздействие жидкой агрессивной среды обеспечивают путем поддержани  уровн  жидкой среды на нижней границе испытуе- мого участка, а термоциклирование осуществл ют периодическим заполнением зазора жидкой средой.

2,Способ по п.1, отличающийс  тем, что используют вертикальную цилиндрическую камеру, частично заполн ют ее агрессивной средой, твэл перемещают вдоль камеры, а перемещение уровн  среды и заполнение зазора осуществл ют изменением давлени  в камере.

3. Способ nonni и 2, отличающий- с   тем, что используют камеру из,кварца, а

нагреватель выполн ют кольцевым и устанав ливают на наружной поверхности камеры.

If 9 10 11Я

|