RU2087047C1 - Теплофизический макет термоэмиссионного петлевого канала - Google Patents
Теплофизический макет термоэмиссионного петлевого канала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087047C1 RU2087047C1 RU95116849A RU95116849A RU2087047C1 RU 2087047 C1 RU2087047 C1 RU 2087047C1 RU 95116849 A RU95116849 A RU 95116849A RU 95116849 A RU95116849 A RU 95116849A RU 2087047 C1 RU2087047 C1 RU 2087047C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- fissile material
- tablets
- calorimeters
- thermionic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Назначение: термоэмиссионный метод преобразования тепловой энергии в электрическую. Сущность изобретения: между двумя соседними калориметрами интегрального теплового потока, внутри которых находится топливно-эмиттерный узел электрогенерирующего элемента моделируемой термоэмиссионной сборки, размещена вставка, выполненная из двух тонких таблеток делящегося вещества, толщина которых может быть выбрана из соотношения δ ≥ 0,6λ, где λ - длина свободного пробега нейтронов в делящемся веществе таблеток. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к термоэмиссионному методу преобразования тепловой энергии и реакторной теплофизике и может быть использовано в программе реакторных испытаний термоэмиссионных электрогенерирующих сборок (ЭГС).
В практике реакторных теплофизических исследований ТВЭЛ и реакторных испытаний ЭГС получил широкое распространение эксперимент с использованием теплофизического макета (ТФМ) соответствующего испытательного устройства. Так например, применительно к реакторным испытаниям термоэмиссионных ЭГС реакторный эксперимент с ТФМ позволяет [1]
определить абсолютное значение и пространственное распределение тепловыделения в топливных сердечниках ЭГС и "привязать" мощность ЭГС к тепловой мощности исследовательского ядерного реактора (ЯР);
измерить реактивность, вносимую петлевым каналом (ПК), и соответственно найти допустимую длительность компании ЯР;
измерить радиационное тепловыделение в конструкционных материалах ПК;
сформировать требуемое распределение тепловыделения по высоте ЭГС, а в некоторых случаях и спектр нейтронов;
провести ряд диагностических экспериментов.
определить абсолютное значение и пространственное распределение тепловыделения в топливных сердечниках ЭГС и "привязать" мощность ЭГС к тепловой мощности исследовательского ядерного реактора (ЯР);
измерить реактивность, вносимую петлевым каналом (ПК), и соответственно найти допустимую длительность компании ЯР;
измерить радиационное тепловыделение в конструкционных материалах ПК;
сформировать требуемое распределение тепловыделения по высоте ЭГС, а в некоторых случаях и спектр нейтронов;
провести ряд диагностических экспериментов.
Основное требование к ТФМ, по существу являющемуся аналогом ПК с испытываемой ЭГС, идентичность используемых при изготовлении ТФМ материалов и геометрии с материалами и геометрией ПК и ЭГС.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ТФМ [2] который содержит корпус с размещенными в нем с зазором калориметрами, выполненными с возможностью размещения в каждом из них топливно-эмиттерного узла ЭГЭ моделируемой ЭГС, причем между двумя соседними калориметрами размещена вставка в виде топливного сердечника из делящегося вещества, диаметр которого равен диаметру топливного сердечника топливно-эмиттерного узла, при этом расстояние между торцами топливно-эмиттерного узла ЭГЭ, размещенного в ТФМ внутри калориметра, и топливного сердечника равно расстоянию между соседними ЭГЭ в моделируемой ЭГС.
В таком ТФМ обеспечивается высокая точность определения тепловыделения вследствие полного соответствия материалов и геометрии в ТФМ и моделируемом ПК с ЭГС. Однако он требует изготовления дополнительного количества топливных сердечников, используемых в виде вставок между калориметрами. Это удорожает изготовление ТФМ.
Техническим результатом, достигаемым при применении изобретения, является уменьшение количества делящегося вещества, используемого в ТФМ, и соответственно снижение стоимости изготовления ТФМ.
Указанный технический результат достигается в ТФМ термоэмиссионного ПК, содержащем корпус с размещенными в нем калориметрами, выполненными с возможностью размещения в каждом из них топливно-эмиттерного узла ЭГЭ моделируемой ЭГС, причем в торцевых зазорах между двумя соседними калориметрами установлены вставки из делящегося вещества, диаметр которых равен диаметру топливного сердечника топливно-эмиттерного узла, а расстояние между торцом топливного сердечника топливно-эмиттерного узла и вставки выбрано равным расстоянию между топливными сердечниками соседних ЭГЭ в моделируемой ЭГС, в котором в качестве вставки из делящегося вещества применены две таблетки делящегося вещества, причем толщина таблетки может быть выбрана из условия:
δ ≥ 0,5λсв (1)
где λсв длина свободного пробега нейтронов в делящемся веществе таблеток.
δ ≥ 0,5λсв (1)
где λсв длина свободного пробега нейтронов в делящемся веществе таблеток.
На чертеже приведена конструкционная схема предлагаемого устройства.
ТФМ термоэмиссионного ПК содержит корпус 1, который может быть выполнен герметичным, внутри которого размещены калориметры 2, выполненные в виде стакана с крышкой, на наружной поверхности которых через слой электроизоляции навита измерительная цепочка 3 из последовательно соединенных элементов, которая снабжена выводами 4, выполненными в виде термопар. У торцов 5 всех калориметров 2 (кроме крайних торцов 6 сборки всех калориметров) размещены таблетки 7 из делящегося вещества. Толщина таблеток 7 выбрана из соотношения (1). Внутри калориметров 2 размещены, как это показано на чертеже, топливно-эмиттерные узлы ЭГЭ, содержащие эмиттерную оболочку 8 и размещенный внутри нее топливный сердечник 9 из делящейся композиции. Расстояние между торцом топливного сердечника 9 и торцом таблетки 7 выбрано равным расстоянию между торцами топливных сердечников соседних ЭГЭ моделируемой ЭГС. Расстояние l между соседними таблетками 7 может быть выбрано любым. Диаметр таблеток 7 выбран равным диаметру топливного сердечника 9. Таблетки 7 могут быть изготовлены из того же, что и в сердечнике 9, делящегося вещества, но могут быть изготовлены и из другого, например другой степени обогащения.
ТФМ термоэмиссионного ПК работает следующим образом.
После изготовления отдельных калориметров 2 они должны быть отградуированы. Для этого внутрь калориметра 2 помещается электронагреватель и при увеличении его мощности W с помощью термопарных выводов 4 регистрируется электрический сигнал Е и измеряется температура Т каждого калориметра 2. В результате индивидуальной градуировки для каждого калориметра 2 будет определен коэффициент чувствительности:
Ki(T)=Wi/Ei (2)
После этого в каждый калориметр 2 размещается топливно-эмиттерный узел 8. Производится сборка всех калориметров 2 с размещением между ними таблеток 7. ТФМ помещается в ячейку ЯР, где затем будут проводиться петлевые реакторные испытания ЭГС, и мощность реактора поднимается до рабочего значения N. В результате деления ядер урана в каждом топливном сердечнике 9 выделяется тепловая мощность, проходит через измерительную оболочку 3 (цепочку термоэлементов), что вызывает появление электрического сигнала Е на каждом калориметре, который снимается с помощью термопар-выводов 4, одновременно измеряется и температура Т каждого калориметра. После этого тепловая мощность каждого топливного сердечника 9 определяется по выражению:
Qi=Ki(Ti)Ei (3)
Зная Q и мощность реактора N, можно найти соотношение тепловой мощности каждого ЭГЭ и мощности реактора:
Ki=Qi/N (4)
которое затем и используется для определения тепловой мощности каждого ЭГЭ (и всей ЭГС) при петлевых испытаниях.
Ki(T)=Wi/Ei (2)
После этого в каждый калориметр 2 размещается топливно-эмиттерный узел 8. Производится сборка всех калориметров 2 с размещением между ними таблеток 7. ТФМ помещается в ячейку ЯР, где затем будут проводиться петлевые реакторные испытания ЭГС, и мощность реактора поднимается до рабочего значения N. В результате деления ядер урана в каждом топливном сердечнике 9 выделяется тепловая мощность, проходит через измерительную оболочку 3 (цепочку термоэлементов), что вызывает появление электрического сигнала Е на каждом калориметре, который снимается с помощью термопар-выводов 4, одновременно измеряется и температура Т каждого калориметра. После этого тепловая мощность каждого топливного сердечника 9 определяется по выражению:
Qi=Ki(Ti)Ei (3)
Зная Q и мощность реактора N, можно найти соотношение тепловой мощности каждого ЭГЭ и мощности реактора:
Ki=Qi/N (4)
которое затем и используется для определения тепловой мощности каждого ЭГЭ (и всей ЭГС) при петлевых испытаниях.
Qэгэj=KiN (5)
Погрешность определения Qэгэ по (5) в основном будет определяться степенью соответствия геометрии и материалов ТФМ и ПК с ЭГС и условиями реакторного эксперимента с ТФМ и испытаний ПК с ЭГС. Благодаря тому что топливные таблетки 7 сделаны из делящегося вещества и их толщина выбрана по (1), обеспечивается практически одинаковое экранирование нейтронного потока при испытаниях ТФМ и при петлевых испытаниях ЭГС. Полная идентичность экранирования достигалась бы при условии δ = λсв. Однако, учитывая относительно малую площадь торцевой поверхности топливного сердечника 9 относительно боковой поверхности, уменьшение толщины таблетки до (1) допустимо при несущественном увеличении погрешности.
Погрешность определения Qэгэ по (5) в основном будет определяться степенью соответствия геометрии и материалов ТФМ и ПК с ЭГС и условиями реакторного эксперимента с ТФМ и испытаний ПК с ЭГС. Благодаря тому что топливные таблетки 7 сделаны из делящегося вещества и их толщина выбрана по (1), обеспечивается практически одинаковое экранирование нейтронного потока при испытаниях ТФМ и при петлевых испытаниях ЭГС. Полная идентичность экранирования достигалась бы при условии δ = λсв. Однако, учитывая относительно малую площадь торцевой поверхности топливного сердечника 9 относительно боковой поверхности, уменьшение толщины таблетки до (1) допустимо при несущественном увеличении погрешности.
Таким образом, выполнение вставки из делящегося вещества в виде двух тонких таблеток позволяет существенно уменьшить расход делящегося вещества при изготовлении ТФМ.
Claims (2)
1. Теплофизический макет термоэмиссионного петлевого канала, содержащий корпус с размещенными в нем калориметрами интегрального теплового потока, выполненными с возможностью размещения в каждом из них топливно-эмиттерного узла термоэмиссионного электрогенерирующего элемента моделируемой термоэмиссионной электрогенерирующей сборки, и размещенными между торцами соседних калориметров вставками из делящегося вещества, диаметр которых выбран равным диаметру толпивного сердечника электрогенерирующего элемента, а расстояние между торцом топливного сердечника топливно-эмиттерного узла и торцом вставки выбрано равным расстоянию между топливными сердечниками соседних электрогенерирующих элементов моделируемой термоэмиссионной электрогенерирующей сборки, отличающийся тем, что в качестве вставки из делящегося вещества применены две тонкие таблетки из делящегося вещества.
2. Макет по п.1, отличающийся тем, что толщина таблеток из делящегося вещества выбрана из соотношения
δ ≥ 0,6λсв,
где λсв- длина свободного пробега нейтронов в делящемся веществе таблеток.
δ ≥ 0,6λсв,
где λсв- длина свободного пробега нейтронов в делящемся веществе таблеток.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116849A RU2087047C1 (ru) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Теплофизический макет термоэмиссионного петлевого канала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116849A RU2087047C1 (ru) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Теплофизический макет термоэмиссионного петлевого канала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2087047C1 true RU2087047C1 (ru) | 1997-08-10 |
RU95116849A RU95116849A (ru) | 1997-11-10 |
Family
ID=20172507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95116849A RU2087047C1 (ru) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Теплофизический макет термоэмиссионного петлевого канала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2087047C1 (ru) |
-
1995
- 1995-10-03 RU RU95116849A patent/RU2087047C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Синявский В.В. Методы определения характеристик термоэмиссионных ТВЭЛОВ. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 54. 2. Там же с. 54 - 55. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4614635A (en) | Fission-couple neutron sensor | |
EP0403223A3 (en) | Measuring thermal neutron flux | |
RU2087047C1 (ru) | Теплофизический макет термоэмиссионного петлевого канала | |
US4765943A (en) | Thermal neutron detectors and system using the same | |
RU2240628C2 (ru) | Теплофизический макет многоэлементной термоэмиссионной сборки петлевого канала и способ испытаний теплофизического макета многоэлементной термоэмиссионной сборки петлевого канала | |
RU2165655C1 (ru) | Теплофизический макет петлевого канала | |
Leyse et al. | Gamma thermometer developments for light water reactors | |
Vitanza et al. | Assessment of fuel thermocouple decalibration during in-pile service | |
Raghavan et al. | Application of the gamma thermometer as BWR fixed in-core calibration system | |
Kromar et al. | Impact of different fuel temperature models on the nuclear core design predictions of the NPP Krško | |
RU1780130C (ru) | Способ определени тепловыделени в электрогенерирующих элементах при петлевых реакторных испытани х | |
Cheymol et al. | Report of high temperature measurements with a fabry-perot extensometer | |
Testa et al. | In-pile fuel studies for design purposes | |
Jirousek | SKODA in-core calorimeters | |
Bignan et al. | Direct experimental tests and comparison between sub-miniature fission chambers and SPND for fixed in-core instrumentation of LWR | |
Palmer et al. | Conceptual Design Report for the I2 Instrumentation Experiment in ATRC | |
LeVert et al. | Testing of a prototype PWR design gamma thermometer for use as a local power monitor in the thimble tube of a nuclear reactor | |
RU2069917C1 (ru) | Термоэлектрическое устройство для измерения распределения тепловыделения в термоэмиссионной электрогенерирующей сборке | |
Kato et al. | Self-Limiting Power Excursion Characteristics of Light Water Reactor,(III) Instrumentation for HTR-Pulse Operation | |
Birri et al. | Testing of an Optical Fiber--Based Gamma Thermometer in the High Flux Isotope Reactor Gamma Irradiation Facility | |
Barbet et al. | A new advanced fixed in-core instrumentation for a PWR reactor | |
Loving | Neutron, temperature and gamma sensors for pressurized water reactors | |
Aborina et al. | Measurement of the absolute power of a fuel assembly and current by direct-charge detectors on a SK-fiz critical test stand | |
RU2110111C1 (ru) | Устройство для определения тепловой мощности электрогенерирующих элементов термоэмиссионной сборки при петлевых реакторных испытаниях | |
Awcock | $ sup 235$ U-COATED IONIZATION CHAMBER, TYPE IZ/400 |