RU2325718C1 - Method of remote measurement of fuel element parameters - Google Patents

Method of remote measurement of fuel element parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2325718C1
RU2325718C1 RU2006138342/06A RU2006138342A RU2325718C1 RU 2325718 C1 RU2325718 C1 RU 2325718C1 RU 2006138342/06 A RU2006138342/06 A RU 2006138342/06A RU 2006138342 A RU2006138342 A RU 2006138342A RU 2325718 C1 RU2325718 C1 RU 2325718C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel element
grip
working fluid
volume
immersion
Prior art date
Application number
RU2006138342/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Петрович Гребенкин (RU)
Юрий Петрович Гребенкин
Юрий Николаевич Корчков (RU)
Юрий Николаевич Корчков
Андрей Михайлович Мокеичев (RU)
Андрей Михайлович Мокеичев
Марат Ильгизарович Насыров (RU)
Марат Ильгизарович Насыров
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Priority to RU2006138342/06A priority Critical patent/RU2325718C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2325718C1 publication Critical patent/RU2325718C1/en

Links

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

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: said utility invention relates to the instrumentation and may be used for determining parameters of bodies, mainly for remote determination of parameters of radiated fuel elements. According to the invention, for remote measurement of fuel element parameters, an empty grip is weighed and the sample held by the grip is weighed, in the air. After that, the sample and the grip are immersed in the working fluid and weighed after their immersion in the working fluid. The results are used for calculating the initial density of the working fluid. The fuel element held with the grip in the air is weighed. The fuel element with the grip are immersed in the liquid, to various depths, and weighed after each immersion. After that, the partial volume of the fuel element is calculated; the partial volume being the volume contained between the two successive cross sections of the fuel element coinciding with the surface of the working fluid in the vessel at two successive immersion stages; after that, this volume is used for calculating the average area of the fuel element cross section and the full volume of the fuel element.
EFFECT: increased accuracy of fuel element parameter determination.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров тел, преимущественно для дистанционного определения параметров облученных твэлов.The invention relates to measuring technique and can be used to determine the parameters of bodies, mainly for remote determination of the parameters of irradiated fuel elements.

Известен способ определения объема тела неправильной геометрической формы (а.с. СССР №1041875, БИ №34, 1983 г.) заключающийся в том, что измеряемое тело взвешивают на воздухе, из материала измеряемого тела изготавливают образец известного объема, взвешивают этот образец и по результатам последовательных взвешиваний определяют соотношение масс измеряемого тела и образца, по которому определяют объем тела неправильной геометрической формы.There is a method of determining the volume of a body of irregular geometric shape (AS USSR No. 1041875, BI No. 34, 1983) consisting in the fact that the measured body is weighed in air, a sample of known volume is made from the material of the measured body, this sample is weighed and successive weighings determine the mass ratio of the measured body and the sample, which determine the volume of the body of irregular geometric shape.

Чтобы изготовить образец известного объема из материала измеряемого тела, по известному способу требуется разрушить измеряемое тело. Этот способ мало пригоден для определения параметров облученных твэлов, т.к. разрушение облученного твэла невозможно допустить из соображений безопасности. Известный способ предполагает однородность материала тела и не может быть применен для измерения плошали поперечного сечения заданного участка твэла. Невозможно точно изготовить модель, подобную измеряемому твэлу, поскольку неизвестно его формоизменение, произошедшее за время облучения.To make a sample of known volume from the material of the measured body, by a known method, it is required to destroy the measured body. This method is not very suitable for determining the parameters of irradiated fuel elements, because the destruction of the irradiated fuel element cannot be tolerated for safety reasons. The known method assumes uniformity of the material of the body and cannot be used to measure the cross-sectional area of a given section of a fuel rod. It is impossible to accurately produce a model similar to the measured fuel rod, since its shape change that occurred during the exposure is not known.

Известен способ определения объема тела неправильной геометрической формы (А.С. №673855, БИ №26, 1979 г.) заключающийся в том, что взвешивают сосуд, заполненный жидкостью с известным удельным весом, погружают в сосуд с жидкостью тело, удерживаемое независимой подвеской, взвешивают сосуд с погруженным в него телом и по разности этих весов судят об объеме тела.A known method of determining the body volume of an irregular geometric shape (A.S. No. 673855, BI No. 26, 1979), which consists in weighing a vessel filled with a liquid with a known specific gravity, immersing a body held in an independent vessel by a suspension suspended in a liquid, a vessel is weighed with a body immersed in it and the volume of the body is judged by the difference of these weights.

При реализации этого способа уравновешивают чашки весов, доливая воду в сосуд, при этом уровень воды в сосуде принимает неконтролируемое значение. Если равновесие весов установлено неточно, то при частичном погружении тела в жидкость вносится неконтролируемая погрешность в определении глубины погружения тела в жидкость и, следовательно, с неконтролируемой ошибкой могут быть определены объем погруженной части и площадь ее поперечного сечения. Чувствительность способа низка, поскольку на фоне значительных масс сосуда с жидкостью и противовеса (большой их инерционности) возрастает сила трения в механизме весов, которая повышает порог чувствительности способа. Кроме этого, состояние равновесия будет достигнуто через большой промежуток времени, за который произойдет значительное изменение плотности жидкости вследствие ее подогрева теплом, выделяемым погружаемым твэлом.When implementing this method, balance the scales, adding water to the vessel, while the water level in the vessel assumes an uncontrolled value. If the balance of the balance is inaccurate, then when the body is partially immersed in the liquid, an uncontrolled error is made in determining the depth of the body immersion in the liquid and, therefore, the volume of the immersed part and its cross-sectional area can be determined with an uncontrolled error. The sensitivity of the method is low, because against the background of significant masses of the vessel with the liquid and the counterweight (their large inertia), the friction force in the mechanism of the balance increases, which increases the sensitivity threshold of the method. In addition, the state of equilibrium will be reached after a long period of time, during which a significant change in the density of the liquid will occur due to its heating by the heat generated by the immersed fuel rod.

Для ввода в эксплуатацию нового или модифицированного ядерного топлива предусматривается проведение необходимого набора испытаний и исследований в обоснование его работоспособности. Становится актуальной задача оперативного получения информации об увеличении площади поперечного сечения твэла после облучения или периодически в процессе облучения без процедуры резки облученного изделия.For the commissioning of a new or modified nuclear fuel, it is envisaged to carry out the necessary set of tests and studies in support of its operability. The task of quickly obtaining information about increasing the cross-sectional area of a fuel rod after irradiation or periodically during irradiation without cutting the irradiated product becomes relevant.

При использовании этого способа для дистанционного измерения параметров твэла низка точность определения как веса, так и поперечного сечения твэла. Это неприемлемо при определении параметров облученных твэлов, т.к. по изменению диаметра твэла судят о распухании оболочки и решают вопрос о дальнейшей эксплуатации твэла.When using this method for remote measurement of fuel rod parameters, the accuracy of determining both the weight and the cross section of a fuel rod is low. This is unacceptable in determining the parameters of irradiated fuel elements, because by changing the diameter of the fuel rod they judge the swelling of the cladding and decide on the further operation of the fuel rod.

Преимуществами заявляемого технического решения являются:The advantages of the proposed technical solution are:

- повышение точности измерения веса твэла;- improving the accuracy of measuring the weight of the fuel rod;

- повышение точности измерения средней площади поперечного сечения участка твэла.- improving the accuracy of measuring the average cross-sectional area of a fuel element.

Для этого в способе дистанционного измерения параметров твэлов взвешивают пустой захват, взвешивают образец, удерживаемый захватом на воздухе, погружают образец и захват в рабочую жидкость, взвешивают их после погружения в рабочую жидкость, по результатам взвешивания вычисляют начальную плотность рабочей жидкости, взвешивают твэл, удерживаемый захватом на воздухе, погружают их в жидкость на различную глубину, взвешивая после каждого погружения, вычисляют частичный объем твэла, заключенный между двумя его последовательными поперечными сечениями, совпадающими с поверхностью рабочей жидкости в сосуде при двух последовательных ступенях погружения, а затем среднюю по этому объему площадь поперечного сечения твэла, а также полный объем твэла.To do this, in the method for remote measurement of fuel rod parameters, empty grip is weighed, the sample held by the grip in air is weighed, the sample and grip are immersed in the working fluid, they are weighed after immersion in the working fluid, the initial density of the working fluid is calculated from the weighing results, the fuel rod held by the grip is weighed in air, immerse them in liquid at various depths, weighing after each immersion, calculate the partial volume of the fuel rod, enclosed between its two successive transverse and sections coinciding with the surface of the working fluid in the vessel at two successive stages of immersion, and then the average cross-sectional area of the fuel element along this volume, as well as the total volume of the fuel element.

Основные существенные признаки заявляемого изобретения - это совокупность следующих действий:The main essential features of the claimed invention is a combination of the following actions:

взвешивание пустого захвата,weighing empty grip,

взвешивание образца на воздухе,weighing the sample in air,

взвешивание образца, удерживаемого захватом, после погружения в рабочую жидкость, по результатам которого вычисляют начальную плотность рабочей жидкости,weighing the sample held by the grip after immersion in the working fluid, the results of which calculate the initial density of the working fluid,

взвешивание твэла, удерживаемого захватом на воздухе,weighing a fuel rod held by an air grip

погружение твэла, удерживаемого захватом, в жидкость на различную глубину с взвешиванием после каждого шага погружения,immersion of the fuel rod held by the capture in the liquid at various depths with weighing after each step of immersion,

вычисление частичного объем твэла, заключенного между двумя его последовательными поперечными сечениями, совпадающими с поверхностью рабочей жидкости в сосуде при двух последовательных ступенях (шагах) погружения, а затем среднюю по этому объему площадь поперечного сечения твэла, а также полный объем твэла.calculation of the partial volume of a fuel rod enclosed between its two successive cross sections that coincide with the surface of the working fluid in the vessel at two successive steps (steps) of immersion, and then the average cross-sectional area of the fuel element along this volume, as well as the total volume of the fuel element.

Сравнение заявляемого способа с прототипом позволяет установить соответствие его критерию новизна.Comparison of the proposed method with the prototype allows you to establish compliance with its criterion of novelty.

Погружение твэла в жидкость дискретными шагами с взвешиванием его после каждого погружения позволяет определить площадь поперечного сечения участка твэла.Immersion of a fuel element in liquid by discrete steps with weighing it after each immersion allows you to determine the cross-sectional area of the fuel element.

Среднюю по k-му шагу погружения площадь поперечного сечения твэла вычисляли по формулеThe average cross-sectional area of the fuel element over the kth step of immersion was calculated by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где k=1, 2,...n;where k = 1, 2, ... n;

n - количество шагов погружения твэла в жидкость;n is the number of steps of immersion of a fuel rod in a liquid;

P1 - вес захвата на воздухе;P 1 - weight capture in the air;

P2 - вес захвата, погруженного в жидкость;P 2 - weight capture, immersed in a liquid;

P3 - вес образца и захвата на воздухе;P 3 - weight of the sample and capture in air;

P4 - вес образца и захвата, погруженных в жидкость;P 4 - the weight of the sample and capture, immersed in the liquid;

P5(k) - вес твэла и захвата, в конце погружения k-го участка в жидкость;P 5 (k) is the weight of the fuel rod and capture, at the end of the immersion of the k-th plot in the liquid;

P5(k-1) - вес твэла и захвата в начале погружения k-го участка в жидкость;P 5 (k-1) - the weight of the fuel rod and capture at the beginning of the immersion of the k-th plot in the liquid;

Р5(0) - вес твэла и захвата на воздухе;P 5 (0) is the weight of the fuel rod and capture in air;

S(k) - средняя по объему k-го участка площадь поперечного сечения твэла;S (k) is the average cross-sectional area of a fuel element over the volume of the k-th section;

Vo - объем образца;V o is the volume of the sample;

V - объем твэла;V is the volume of the fuel rod;

V(k) - объем участка твэла, погруженного в жидкость на k-м шаге;V (k) is the volume of the fuel rod submerged in the liquid at the kth step;

h(k-1) и h(k) - расстояния от верхнего края твэла до поверхности жидкости, соответствующие началу и концу участка твэла, погруженного в жидкость на k-м шаге;h (k-1) and h (k) are the distances from the upper edge of the fuel rod to the surface of the liquid, corresponding to the beginning and end of the section of the fuel rod immersed in the liquid at the kth step;

h(k)-h(k-1) - размер k-го шага погружения (высота k-го участка твэла);h (k) -h (k-1) - the size of the k-th step of immersion (the height of the k-th part of the fuel element);

Объем твэла вычисляли по формулеThe fuel rod volume was calculated by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

Объем участка твэла, погруженного в жидкость на k-м шаге, вычисляли по формулеThe volume of the fuel rod submerged in the liquid at the kth step was calculated by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

С целью учета дрейфа начала отсчета и изменения параметров рабочей жидкости за время полного цикла измерений повторно взвешивают образец на воздухе и погруженный в жидкость, по результатам которого вычисляют конечную (для завершающегося цикла) плотность рабочей жидкости, проверяют отклонение от начальной, сравнивают с допустимым и по результатам сравнения делают вывод о пригодности или отбраковке (отбрасывании) результатов измерений этого цикла.In order to take into account the drift of the reference point and the change in the parameters of the working fluid during the complete measurement cycle, the sample is re-weighed in air and immersed in the fluid, according to which the final (for the ending cycle) density of the working fluid is calculated, the deviation from the initial is checked, compared with acceptable and the comparison results conclude that the measurement results of this cycle are suitable or rejected (discarded).

Для оценки влияния подогрева жидкости за время пошагового погружения выполняют быстрое погружение твэла - за один шаг (n=1), а его объем вычисляют по формулеTo assess the effect of fluid heating during step-by-step immersion, a fast fuel element is immersed in one step (n = 1), and its volume is calculated by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

Сравнивают значения объема твэла, полученные при многошаговом и одношаговом погружении, по разности этих значений судят о влиянии подогрева жидкости за время пошагового погружения.The values of the fuel rod volume obtained during multi-step and one-step immersion are compared; the difference in these values is used to judge the effect of fluid heating during the step-by-step immersion.

В настоящее время проводится модернизация активной зоны реактора СМ для ввода в эксплуатацию нового или модифицированного ядерного топлива. Первый этап модернизации активной зоны реактора СМ, завершаемый в настоящее время, базировался на переходе к использованию нового твэла, отличающегося от штатного повышенной на 20% загрузкой 235U. Программа реакторных испытаний этого твэла включала облучение в канале низкотемпературной петлевой установки опытной ТВС с 8 твэлами в режиме со средней по периметру плотностью потока тепла на поверхности до 15 МВт/м2 и выгоранием до 50%. Содержание продуктов деления в сердечнике твэла в конце облучения в этом случае заметно превышает 1 г/см3, что может приводить к существенному увеличению площади поперечного сечения в результате распухания, а значит и к соответствующему уменьшению проходного сечения ТВС и ухудшению условий теплоотдачи.Currently, the core reactor of the SM is being modernized to commission new or modified nuclear fuel. The first stage of modernization of the SM reactor core, currently being completed, was based on the transition to the use of a new fuel rod, which differs from the regular one by a 20% load of 235 U. The reactor test program for this fuel element included irradiation in the channel of a low-temperature loop installation of an experimental fuel assembly with 8 fuel rods mode with an average perimeter heat flux density on the surface of up to 15 MW / m 2 and burnup up to 50%. The content of fission products in the fuel rod core at the end of irradiation in this case noticeably exceeds 1 g / cm 3 , which can lead to a significant increase in the cross-sectional area as a result of swelling, and, consequently, to a corresponding decrease in the FA cross-section and deterioration of heat transfer conditions.

Одна из целей исследования заключалась в оценке масштаба увеличения площади поперечного сечения твэлов в результате облучения и приемлемости этого увеличения.One of the objectives of the study was to assess the magnitude of the increase in the cross-sectional area of the fuel rods as a result of irradiation and the acceptability of this increase.

Устройства, реализующее способ, размещали в защитой камере, операции по загрузке-разгрузке образца и объекта измерений, изменению высоты мачты, фиксации ее на заданном уровне выполняли дистанционно, например, с помощью манипулятора или электроприводов.Devices that implement the method were placed in a protective chamber, loading and unloading operations of the sample and the measurement object, changing the mast height, fixing it at a given level was performed remotely, for example, using a manipulator or electric drives.

Способ дистанционного измерения параметров твэлов осуществляется следующим образом.The method of remote measurement of the parameters of the fuel rods is as follows.

Для этого взвешивают пустой захват, взвешивают образец на воздухе, взвешивают образец после его погружения в рабочую жидкость, по результатам вычисляют начальную плотность рабочей жидкости, взвешивают твэл на воздухе, погружают его в жидкость на различную глубину дискретными шагами, взвешивая его после каждого погружения, вычисляют частичный объем твэла, заключенный между двумя его последовательными поперечными сечениями, совпадающими с поверхностью рабочей жидкости в сосуде при двух последовательных ступенях погружения по формуле (3), затем среднюю по этому объему площадь поперечного сечения твэла, а также полный объем твэла.To do this, empty grip is weighed, the sample is weighed in air, the sample is weighed after it is immersed in the working fluid, the initial density of the working fluid is calculated according to the results, the fuel rod is weighed in air, it is immersed in the fluid at various depths in discrete steps, weighing it after each immersion, and partial volume of a fuel rod enclosed between its two successive cross sections coinciding with the surface of the working fluid in the vessel at two successive stages of immersion according to the formula (3 ), then the average cross-sectional area of the fuel element along this volume, as well as the total volume of the fuel element.

При осуществлении способа определяли площадь поперечного сечения твэла №3 после облучения и сравнивали с исходным значением.When implementing the method, the cross-sectional area of fuel rod No. 3 was determined after irradiation and compared with the initial value.

На прилагаемом чертеже приведено изменение площади поперечного сечения твэла №3 вследствие облучения, измеренное с шагом дискретизации 4 см.The attached drawing shows the change in the cross-sectional area of fuel rod No. 3 due to irradiation, measured with a sampling step of 4 cm

Claims (1)

Способ дистанционного измерения параметров твэла, заключающийся в том, что взвешивают пустой захват, взвешивают образец, удерживаемый захватом на воздухе, погружают образец и захват в рабочую жидкость, взвешивают их после его погружения в рабочую жидкость, по результатам которого вычисляют начальную плотность рабочей жидкости, взвешивают твэл, удерживаемый захватом на воздухе, погружают твэл с захватом в жидкость на различную глубину, взвешивая их после каждого погружения, вычисляют частичный объем твэла, заключенный между двумя его последовательными поперечными сечениями, совпадающими с поверхностью рабочей жидкости в сосуде при двух последовательных ступенях погружения, а затем среднюю по этому объему площадь поперечного сечения твэла, а также полный объем твэла.A method for remote measurement of fuel rod parameters, which consists in weighing an empty grip, weighing the sample held by the grip in air, immersing the sample and grip in the working fluid, weighing them after immersion in the working fluid, from which the initial density of the working fluid is calculated, weighed a fuel rod held by a grip in air, immerse a fuel rod with a grip in liquid at various depths, weighing them after each immersion, and calculate the partial volume of the fuel rod enclosed between its two successive cross-sections that coincide with the surface of the working fluid in the vessel at two successive stages of immersion, and then the average cross-sectional area of the fuel element along this volume, as well as the total volume of the fuel element.
RU2006138342/06A 2006-10-30 2006-10-30 Method of remote measurement of fuel element parameters RU2325718C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006138342/06A RU2325718C1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method of remote measurement of fuel element parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006138342/06A RU2325718C1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method of remote measurement of fuel element parameters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2325718C1 true RU2325718C1 (en) 2008-05-27

Family

ID=39586705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006138342/06A RU2325718C1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method of remote measurement of fuel element parameters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325718C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101488549B1 (en) Doppler reactivity coefficient measuring method
Pel et al. Determination of moisture diffusivity in porous media using scanning neutron radiography
CN105424534A (en) Device and method for rapidly measuring ash content of coal
RU2325718C1 (en) Method of remote measurement of fuel element parameters
CN205333456U (en) Device of spot test coal ash content
CN108169065A (en) A kind of densitometer and measuring method for being used to measure fluid density
RU138372U1 (en) AUTOMATED STAND FOR TESTING MODELS OF REINFORCED CONCRETE SHELLS AND PLATES
JP2012163379A (en) Fuel assembly gamma ray measuring apparatus
Platts et al. Effect of loading waveform and spectrum loading on the fatigue crack growth rate in simulated light water reactor environments
CN113686753B (en) Method for performing penetration test on rock sample
RU134645U1 (en) BENCH FOR TESTING MODELS OF REINFORCED-CONCRETE CYLINDRICAL SHELLS OF COVERINGS OF BUILDINGS AND STRUCTURES UNDER SHORT DYNAMIC LOADING
RU2473878C2 (en) Method for experimental determination of long-term strength gradient of loaded and corroding concrete and device for its realisation
RU2534045C1 (en) Method of predicting resource capacity of steel of reactor vessels vver-1000
Clevinger et al. Analysis of irradiation growth and multiaxial deformation behavior of nuclear fuel cladding
CN106643996B (en) Buoyancy balance type weighing device
Rempe et al. Advanced in-pile instrumentation for material and test reactors
CN110501251A (en) Rock sample weighing device and method in a kind of liquid
Carassou et al. REFLET Experiment in OSIRIS: Relaxation under Flux as a Method for Determining Creep Behavior of Zircaloy Assembly Components
SU1640735A1 (en) Process for determination electrolysis parameters
Smith et al. Channel gap measurments in nuclear plate fuel
CN219591132U (en) Nuclear fuel cladding high-temperature steam oxidation test device
RU2266576C1 (en) Method for evaluating service life of pressurized-tube reactor graphite stack
Paffumi et al. Thermal fatigue cyclic-down shocks on 316L model pipe components
RU2165109C2 (en) Method for experimental detection of local dips of multiplication constant in active zone of subcritical pile
RU2485549C1 (en) Method of calibrating neutron emission detectors

Legal Events

Date Code Title Description
HK4A Changes in a published invention
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151031