RU2027233C1 - Экспериментальное ампульное устройство - Google Patents
Экспериментальное ампульное устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU2027233C1 RU2027233C1 SU904817882A SU4817882A RU2027233C1 RU 2027233 C1 RU2027233 C1 RU 2027233C1 SU 904817882 A SU904817882 A SU 904817882A SU 4817882 A SU4817882 A SU 4817882A RU 2027233 C1 RU2027233 C1 RU 2027233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capsule
- housing
- case
- gap
- ampoule
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Использование: в реакторной технике, при проведении внутриреакторных испытаний конструкционных и делящихся материалов и изделий из них. Сущность изобретения: экспериментальное ампульное устройство, состоящее из герметичного корпуса, внутри которого расположена капсула с образцами, причем зазор между капсулой и корпусом заполнен легкоплавким металлическим сплавом. В верхней части корпуса расположена полость с газом, а внутренний объем корпуса посредством отверстия в нижней части корпуса, перекрытого разрушаемой пробкой, соединен с отвакуумированной емкостью. Полость в верхней части корпуса может быть заполнена парами воды. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к реакторной технике, а конкретно - к экспериментальным устройствам исследовательских ядерных реакторов, и может быть использовано при проведении внутриреакторных испытаний конструкционных и делящихся материалов и изделий из них, в частности для моделирования аварийных ситуаций, связанных с резким уменьшением теплоотдачи от исследуемых образцов за счет потери теплоносителя.
Известен ампульный канал, охлаждаемый теплоносителем и состоящий из корпуса и помещенной в него ампулы, причем зазор между ними заполнен теплопроводящим газообразным веществом (Не, Аr и т.п.). Регулирование процесса теплосъема с ампулы производится путем изменения давления газа в зазоре. Термическое сопротивление зазора при этом меняется не более, чем на порядок [1]. К недостаткам этой конструкции следует отнести сравнительно узкий диапазон изменения термического сопротивления. Кроме того, при облучении данной ампулы в реакторе накладываются ограничения на максимальное энерговыделение в ампуле и химическую активность газа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является помещенное в поток теплоносителя экспериментальное ампульное устройство, внутри корпуса которого с зазором по отношению к корпусу размещена капсула с образцами, а зазор заполнен легкоплавким металлическим сплавом (Рb + Bi), находящимся в жидком состоянии при облучении ампулы в реакторе [1] . Регулирование процесса теплосъема с капсулы производится изменением скорости потока теплоносителя, омывающего ампульное устройство. Данное ампульное устройство, не имея существенных ограничений по уровню энерговыделения в капсуле, не способно обеспечить резкое изменение (в 100 - 1000 раз) теплосъема с капсулы с образцами.
Целью изобретения является расширение экспериментальных возможностей ампульного устройства за счет значительного, не менее чем на 2 порядка, изменения термического сопротивления зазора между капсулой с образцами и корпусом ампульного устройства в процессе облучения в реакторе, позволяющего имитировать аварийную ситуацию при внезапной потере теплоносителя, для выработки рекомендаций по повышению безопасности реактора.
Для достижения цели предложено экспериментальное ампульное устройство, состоящее из герметичного корпуса, внутри которого расположена капсула с образцами, а зазор между корпусом и капсулой заполнен легкоплавким металлическим сплавом, при этом в верхней части корпуса расположена полость с газом, а внутренний объем корпуса посредством отверстия в нижней части корпуса, перекрытого разрушаемой пробкой, соединен с отвакуумированной емкостью.
Кроме того, полость в верхней части корпуса может быть заполнена парами воды.
Ампульное устройство с целью управления моментом разрушения пробки может быть снабжено нагревателем, размещенным на корпусе вокруг пробки, а пробка выполнена из сплава с температурой плавления, на 50-200о выше рабочей температуры расплава.
Для разрушения пробки предложено выполнить ее из сплава, температура плавления которого лежит в интервала 250-400оС, что вызвано необходимостью удержания расплава металла, имеющего рабочую температуру выше температуры его плавления на 50-150оС (в зависимости от уровня энерговыделения в капсуле), в зазоре между корпусом и капсулой до необходимой величины выгорания в образцах, с одной стороны, а с другой стороны - минимизацией энергии, подводимой к нагревателю и необходимой для разрушения пробки. Диапазон температур выбран на основании проведенного теплофизического расчета ампулы.
При разрушении пробки расплавленный металлический сплав вытекает в отвакуумированную емкость, а зазор между капсулой и корпусом оказывается заполненным газом. Термическое сопротивление зазора резко возрастает, теплосъем с капсулы ухудшается на 2-3 порядка. В случае заполнения полости парами воды оболочка капсулы, имеющей прежний уровень энерговыделения, оказывается в соприкосновении с парами воды, что характерно для аварийной ситуации, вызванной потерей теплоносителя в активной зоне реактора. Для анализа последствий химической реакции оболочки капсулы с парами воды в ряде экспериментов пары воды могут быть заменены инертным газом.
На фиг. 1 представлено экспериментальное ампульное устройство, общий вид; на фиг.2 представлен вариант выполнения ампульного устройства с разрушаемой пробкой из легкоплавкого сплава и управлением моментом ее разрушения с помощью нагревателя; на фиг.3 - вариант выполнения ампульного устройства с пробкой, разрушаемой давлением газа.
Предлагаемое экспериментальное ампульное устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1, омываемого потоком теплоносителя 2, и капсулы с образцами 3, установленной с зазором внутри корпуса и имеющей центрирующие выступы. Зазор между корпусом и капсулой заполнен легкоплавким металлическим сплавом 4. Корпус в нижней части имеет закрытое разрушаемой пробкой 5 отверстие 6, соединяющее внутренний объем корпуса с герметичной отвакуумированной емкостью 7. В верхней части корпуса расположена полость 8, заполненная парами воды или каким-либо иным газом.
Устройство работает следующим образом. После установки в канал реактора за счет энерговыделения в капсуле с образцами 3 повышается температура ампульного устройства и металлический сплав 4, заполняющий зазор между капсулой 3 и корпусом 1, переходит в жидкое состояние. Теплосъем с капсулы осуществляется теплоносителем 2, омывающим ампульное устройство. При достижении необходимого выгорания в образцах, расположенных внутри капсулы 3, по сигналу оператора разрушается пробка 5 и весь металлический расплав через отверстие 6 под действием разности давлений и силы тяжести вытекает в предварительно отвакуумированную емкость 7. Зазор между корпусом и капсулой заполняется газом из полости 8, термическое сопротивление зазора при этом увеличивается в λм/λг раз, где λм, λг - коэффициент теплопроводности металлического расплава и газа соответственно. Так, при использовании в качестве теплопроводящего вещества эвтектического сплава Рb+Sn+Bi с температурой плавления ≈ 70оС и λ м≈ 15 Вт/м ˙ град и паров воды с λг ≈ 0,04 Вт м ˙ град при температуре ≈ 300оС и давлении до 5 кгс/cм2 термическое сопротивление увеличивается в ≈ 350 раз.
Вариантом исполнения ампульного устройства (фиг.2) является изготовление разрушаемой пробки 5 из материала с температурой плавления на 50-200оС выше, чем рабочая температура расплава 4 в зазоре, например, из эвтектического сплава на основе Рb + Sn. Снаружи на корпусе размещается нагреватель 9, подачей сигнала на который определяется момент разрушения пробки и истечения расплава 4 из зазора в отвакуумированную емкость 7.
В другом варианте исполнения ампульного устройства (фиг.3) разрушаемая пробка 5 выполнена в виде мембраны, разрушающейся при определенном давлении. При этом полость с газом 8 контактирует через сильфон 9 с газовой системой 10. При подаче в газовую систему давления сильфон сжимается, давление газа внутри корпуса повышается и мембрана 5 разрывается. Расплав 4 из зазора между корпусом 1 и капсулой 3 выдавливается в емкость 7.
Для моделирования процессов, протекающих в реакторах типа ВВЭР при аварии с потерей теплоносителя, спроектировано устанавливаемое в канал исследовательского реактора с протоком дистиллированной воды ампульное устройство со следующими параметрами: материал оболочки капсулы - циркониевый сплав, наружный диаметр капсулы - 9,1 мм, внутренний - 7,8 мм, образцы - топливные таблетки из UO2 (типа ВВЭР), высота топливного столба ≈ 150 мм, внешний диаметр корпуса - 18 мм, внутренний - 11 мм, материал корпуса - коррозионностойкая сталь, материал - заполнитель зазора - эвтектика Рb+Sn+Bi с температурой плавления ≈70оС и коэффициентом теплопроводности λм ≈ 15 Вт (м ˙ град), заполнитель газовой полости - пары воды (в чистом виде или в смеси с другими газами) с коэффициентом теплопроводности λг от 0,4 до 0,24 Вт/м ˙ град при температуре ≈300оС и давлении до 5 кгс/см2, отношение объема газовой полости к объему расплава ≈ 1,5, материал пробки - эвтектика на основе Рb+Sn с температурой плавления 250-400оС, тип нагревателя - электрический.
Наличие паров воды, заполняющих зазор между корпусом и капсулой, создает практически полную имитацию аварийной ситуации на реакторе, вызванной потерей теплоносителя (воды), и позволяет исследовать процессы химического взаимодействия оболочки капсулы с парами воды в зависимости от времени выдержки в нейтронном потоке в достаточно широком диапазоне температур (от 600оС и выше). Изучение этих процессов при различных исполнениях капсулы (материал и конструкция оболочки, состав образцов и т.п.) и режимах облучения позволит выявить оптимальные с точки зрения безопасности варианты исполнения топливных элементов реакторов и разработать обоснованные технические требования к системам безопасности реактора (система аварийной защиты, система аварийного расхолаживания, системы локализации и другие).
Кроме того, простота и надежность конструкции корпуса ампульного устройства, не имеющего мест ослабления (газовые коммуникации, прокладки, сильфоны и т.п.), имеют большое значение для безопасности проводимых экспериментов.
Claims (2)
1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ АМПУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее капсулу для образцов, размещенную внутри корпуса с зазором, заполненным легкоплавким металлическим сплавом, отличающееся тем, что, с целью моделирования аварийной ситуации на ядерном реакторе при внезапной потере теплоносителя в активной зоне, в верхней части корпуса расположена полость с парами воды, внутренний объем корпуса посредством отверстия в нижней части корпуса соединен с отвакуумированной емкостью, а отверстие перекрыто разрушаемой пробкой.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пробка выполнена из металлического сплава, имеющего температуру плавления на 50-200o выше рабочей температуры металлического сплава, заполняющего зазор между капсулой и корпусом, а на корпусе в нижней его части размещен нагреватель.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904817882A RU2027233C1 (ru) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Экспериментальное ампульное устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904817882A RU2027233C1 (ru) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Экспериментальное ампульное устройство |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2027233C1 true RU2027233C1 (ru) | 1995-01-20 |
Family
ID=21510243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904817882A RU2027233C1 (ru) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Экспериментальное ампульное устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2027233C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2526328C1 (ru) * | 2013-03-07 | 2014-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Ампульное устройство для реакторных исследований |
RU2542323C2 (ru) * | 2009-07-10 | 2015-02-20 | ДжиИ-Хитачи Ньюклеар Энерджи Америкас ЭлЭлСи | Способ изготовления мишеней с одинаковой радиоактивностью (варианты) |
-
1990
- 1990-04-23 RU SU904817882A patent/RU2027233C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Цыканов В.А., Самсонов Б.В. Техника облучения материалов в реакторах с высоким нейтронным потоком. М.:Атомиздат, 1973, с.130, 213. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542323C2 (ru) * | 2009-07-10 | 2015-02-20 | ДжиИ-Хитачи Ньюклеар Энерджи Америкас ЭлЭлСи | Способ изготовления мишеней с одинаковой радиоактивностью (варианты) |
RU2526328C1 (ru) * | 2013-03-07 | 2014-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Ампульное устройство для реакторных исследований |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5235139B2 (ja) | 原子力設備並びにその格納容器における閉鎖装置 | |
JP3118489B2 (ja) | 原子炉の偶発的メルトダウン後に炉心を回収するための装置を備えた原子炉 | |
RU2698462C1 (ru) | Способ охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора и система контроля охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
JPH0769453B2 (ja) | 受動型ドライウェル注水装置 | |
JP6630746B2 (ja) | 原子炉の受動式保護装置 | |
US3981598A (en) | Fuse and application of said fuse to the construction of an emergency shutdown system for a nuclear reactor | |
US4076587A (en) | Fuse and application of said fuse to the construction of an emergency shutdown system for a nuclear reactor | |
RU2027233C1 (ru) | Экспериментальное ампульное устройство | |
US3037924A (en) | Jacketed body | |
US3932217A (en) | Method and device for the passive protection of a nuclear reactor | |
US3042599A (en) | Low power nuclear reactors | |
EP0221298B1 (en) | Thermally activated trigger device | |
US5319688A (en) | Pneumatic safety equipment to prevent the overheating of nuclear reactors | |
US3235466A (en) | Fuel elements for nuclear reactors | |
JPH08511101A (ja) | 原子炉圧力容器からの炉心溶融物の捕集装置 | |
RU2179751C1 (ru) | Тепловыделяющий элемент | |
JPS583118Y2 (ja) | 原子炉用液体吸収材安全装置 | |
US3224977A (en) | Low power nuclear reactors | |
JPS6047989A (ja) | 溶融炉心冷却装置 | |
JPH07209468A (ja) | 原子炉用制御フロート装置 | |
Tasi | State-of-the-art review of sodium fire analysis and current notions for improvements | |
CA3066230A1 (en) | Cooling method for reactor molten core melt and cooling control system for reactor molten core | |
JPS6330783A (ja) | 原子炉格納容器 | |
JPH03269397A (ja) | 自己作動型液体状吸収材制御棒 | |
Tromm et al. | A core catcher concept based on fragmentation of melts |