SU936733A1

SU936733A1 - Устройство дл определени выгорани топлива

Info

Publication number: SU936733A1
Application number: SU802957402A
Authority: SU
Inventors: И.Г. Гвердцители; А.Г. Каландаришвили; В.А. Кучухидзе
Original assignee: Предприятие П/Я А-7797
Priority date: 1980-05-05
Filing date: 1980-05-05
Publication date: 1983-06-07

Description

Изобретение относитс к области дерной физики и атомной энергетики, а более конкретно к устройствам дл jопределени выгорани топлива, выполненным в виде тепловыдел ющего элемента (ТВЭЛ) с датчиком дл измерени давлени газообразных продук ТОО делени , по изменению которого определ ют выгорание.

Известно устройство дл определени выгорани , представл ющее собой Т63Л, в компенсационном объеме которого установлен датчик дл измерени количества продуктов делени , выполненный в виде пиролитического графита , собирающего осколки делени lj .

Недостатком известного устройства вл етс сложность интерпретации результатов , так как имеющимис средствами достаточно сложно определить изменение размеров блока пиролитического графита.

Известно также устройство дл определени выгорани топлива, содержащее ТВЭЛ, в компенсационнм объеме которого установлено устройство дл определени давлени газообразных продуктов делени 2 .

Недостатком известного устройства вл етс невысока надежность измерени выгорани , что св зано с тем, что электрофизические свойства устройства дл определени давлени газообразных продуктов делени , выполненного в виде вольфрамовой нити, по которой пропускают импульсный ток, измен ютс под действием излучени . Кроме того, существенное изменение в.показани устройства внос т колебани окружающей температуры.

Целью изобретени вл етс повышение надежности измерений выгорани .

. Поставленна цель достигаетс тем, что в известном устройстве дл определени выгорани топлива, содержащем ТВЭЛ, в компенсационном объеме которого установлено устройство дл определени давлени газообразных продуктов делени , устройство дл определени давлени газообразных продуктов делени выполнено в виде газорегулируемой тепловой трубы, объем неконденсирующегос газа который сообщен с компенсационным объемом ТВЭЛ, изотермическа зона снабжена устройством дл измерени температуры, а зона испарени снабжена нагревателем. На чертеже показано устройство дл определени выгорани .

Устройство содержит ТВЭЛ с оболочкой 1, концевые 2 и дистанционирующие 3 детали., компенсационный объем , который через отверстие 5 сообщаетс с объемом 6 неконденсирующегос газа га орегулируемой тепловой трубы, состо щей из зоны 7 испарени , изотермической зоны 8, зоны 9 конденсации теплоносител 10, радиатора 11 излучател , нагревател 12, и устройство 13 контрол (измерени ) температуры. Предварительно объем тепловыдел ющего элемента вакуумируетс , затем заполн етс неконденсирующимс инертным

5 газом, например гелием, под давлением 5-6 торр и герметизируетс . Нагреватель размещен в зоне 7 испарени , а устройство контрол температур в зоне 8,

0 Устройство работает следующим образом .

До выхода реактора на мощность с помо1цью нагревател 12 по высоте тепловой трубы выставл етс изотермическа зона 8, котора контролируетс с помощью устройства 13 контрол температуры , при этом давление неконденсирующегос газа (ксенона и криптона) в тепловыдел ющем элементе будет соответствовать давлению теплоносител в изотермической зоне, которое определ етс по известной зависимости

А-|7

где Р - давление насыщенных паров

теплоносител ; Т - температура в изотермической зоне; А ,В - посто нные коэффициенты, завис щие от вида теплоносител .

При работе реактора по мере выгорани дерного топлива пропорционально растет количество (давление) выдег л емых газообразных продуктов делени (ксенона и криптона), которые, диффундиру в топливе через отверстие 5, попадают в объем 6 неконденсирующегос газа и вызывают изменение давлени а объеме на величину й-Р, что соответственно приводит к изменению температуры теплоносител в изотермической зоне на величину & Т,

Измер изменение температуры в изотермической зоне по градуировочной кривой зависимости температуры от давлени , можно определить давление теплоносител в изотермической зоне, которое соответствует давлению

неконденсирующегос газа в тепловыдел ющем элементе, тем самым определить выгорание дерного топлива, которое пр мо пропорционально количеству выдел емых газообразных продуктов делени . Повыша температуру в зоне 7 испарени нагревателем 12, можно повысить диапазон измер емого давлени , тем самым повысить диапазон определени выгорани .

Пример. Проводилс расчет эффективности изобретени дл топливных элементов реакторов типа ВВЭР-440 с 3,5% обогащением по урану-235 в среднем потоке тепловых нейтронов пор дка 10 нейтр. и размерами топлива и тепловой трубы d 7,7 мм; h 2500 мм; и D 7 мм; Н 2000 мм

соответственно. При расчете объем неконденсирующегос газа брали равным 100 см.

Выгорание дерного топлива вычисл лось по формуле

Z 1006, Cf-L % , где сечение делени атома урана-235 , (f - поток тепловых нейтронов,

см с ,

t - врем облучени , с, В результате облучени дерного топлива выдел ютс газообразные продукты делени (ксенон и криптон), которые имеют различные дерные характеристики , В таблице 1 приведены характеристики газообразных изотопов, получающихс при делении урана-235.

Таблица 1

Количество Ni -стабильных и долгожиаущих изотопов, выделившихс из

Cia . da 1 7 Rt Dt

expH Cp-lk

90Dt Т. 4 DC nTi

топлива объемом V за врем облучени , вычисл лось по формуле.

sl-i, exp a

где f - скорость делени урана-235; t относительный выход 1-го

изотопа на один акт делени ;

D

- коэффициент диффузии осколков делени , см

- радиус сфер, из котррых

а

cnei/ено топливо, см/Зна количество выделившихс атомов газообразных продуктов делени , можно по известной зависимости Р - пКТ .

Применение изобретени позволит повысить надежность и оперативность

где п - число молекул в единице объема;

К - посто нна Больцмана; Т --температура в единицах Кельвина ,

определись давление газа в тепловыдел ющем элементе в любой момент измерени и соответственно определить степень выгорани .

Результаты расчета сведены в табл. 2.

Таблица 2

измерени степени выгорани дерного топлива,.

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫГОРАНИЯ ТОПЛИВА, содержащее тепловыделяющий элемент, в компенсационном объеме которого установлено устройство для определения давления газообразных продуктов деления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности измерения выгорания, устройство для определения давления газообразных продуктов деления выполнено в виде газорегулируемой тепловой трубы, объем неконденсируюшегося газа которой сообщен с компенсационным объемом тепловыделяющего элемента, изотермическая зона снабжена устройством,для измерения температуры, а зона испарения снабжена нагревателем.