Способ контроля состояния нагретой поверхности оболочек каналов и тепловыделяющих элементов в ядерных реакторах
Патент 1230461
Авторы
Классы МПК
Способ контроля состояния нагретой поверхности оболочек каналов и тепловыделяющих элементов в ядерных реакторах
Реферат
(19)SU(11)1230461(13)A1(51) МПК 5 G21C17/06(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:
(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ НАГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБОЛОЧЕК КАНАЛОВ И ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ
Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в ядерной энергетике, теплоэнергетике при определении состояния нагретой поверхности оболочек, например тепловыделяющих сборок или отдельных тепловыделяющих элементов (твэлов) при различных температурных условиях. Целью изобретения является повышение точности и упрощение определения момента и места достижения контролируемой температуры. Осуществление способа проводилось для определения момента наступления кризиса теплоотдачи (критической мощности сборки) на реакторе РБМК, на реакторной петле. Режимные параметры: массовая скорость = 1000 кг/м2с, давление Р = 10 МПа, диаметр тепловыделяющего элемента d = 13,5 мм, длина l = 7 м. Возникновение кризиса теплоотдачи связано с образованием локальных "горячих" пятен по длине тепловыделяющего элемента-твэла, причем при достижении критической мощности температура поверхности "горячих пятен" составляет tп = tS + (10-20oC), где tп - температура пятна; tS - температура насыщения. В данном конкретном случае температура "горячего" пятна равна tп = 310 - (10 + 20oC) = 320 - 330oC. Следовательно, при температуре 325оС ожидается наступление кризиса теплоотдачи. Для уверенной фиксации кризиса теплоотдачи можно расширить этот интервал до температур заведомо больших, не приводящих еще к разрушению твэла. Исходя из интервала температур "горячего" пятна 320-330оС выбираем в качестве материала наружного покрытия материал с такой же температурой плавления, например, свинец tпл = 327оС, либо сплав олово-медь, в процентном отношении, обеспечивающем температуру плавления, близкую к 320оС. Толщина наружного покрытия выбирается из двух условий: 1) технологичность нанесения покрытия; 2) количество тепла, выделяемого в "горячем" пятне, должно быть больше количества тепла, необходимого для расплавления в месте появления "горячего" пятна материала наружного покрытия. Расчеты показывают, что толщина наружного покрытия должна быть 0,1 мм. Внутренний индикаторный слой выбираем исходя из условия, что до наступления кризиса теплоотдачи внутренний слой не должен расплавиться, т. е. температура плавления внутреннего слоя > 320оС. Исходя из этого условия выбираем в качестве материала Zn. Покрытие наносят гальваническим способом, изменяя концентрацию изотопов цинка вдоль контролируемой поверхности по линейному закону от 48,9 до 90% . Определение момента наступления кризиса теплоотдачи, а следовательно, критической мощности сборки, происходит следующим образом: повышая мощность сборки малыми ступенями ( N = 3-5 кВт), фиксируем на каждом шаге режимные параметры (стационарное состояние) и мощность сборки. При этом внутренний индикаторный слой в процессе испытаний под действием нейтронов активируется. На каждом шаге, т. е. при N = const, измеряем радиоактивность проб. В момент достижения кризиса теплоотдачи температура наружного слоя контролируемой поверхности достигает температуры плавления и плавится, в результате чего начинается в этом месте выход паров элементов индикаторного слоя. Измеряя радиоактивность нуклидов-индикаторов, определяем момент достижения кризиса теплоотдачи, а следовательно, и уровень мощности, т. е. критическую мощность. Место локального перегрева, т. е. место кризиса, определяем по радионуклидному составу проб, в которых сохраняется отношение концентраций нуклидов-индикаторов. Определенная таким образом критическая мощность сборки (18 стержней) тепловыделяющих элементов при указанных режимных параметрах составляет Nкр2,5 МВт. (56) Безруков Ю. А. и др. Исследование критических тепловых потоков в пучках стержней применительно к реакторам типа ВВЭР. - В кн. Исследование критических тепловых потоков в пучках стержней, Семинар ТФ-74, М. , 1974. Патент США N 502430, кл. G 21 C 17/06, 1972.
Формула изобретения
СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ НАГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБОЛОЧЕК КАНАЛОВ И ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ, включающий отбор проб из каналов и их нуклидный анализ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения определения момента и места достижения контролируемой температуры, на поверхность оболочек каналов и тепловыделяющих элементов наносят внутренний индикаторный слой из материала, обладающего высоким давлением насыщенного пара при контролируемой температуре и содержащего по крайней мере два нуклида, распределенных в различном количественном отношении по длине оболочки и образующих при облучении нейтронами легко идентифицируемые радионуклиды, и внешний слой из материала с температурой плавления, равной контролируемой, причем в процессе контроля измеряют наведенную радиоактивность проб и определяют момент достижения контролируемой температуры по появлению в отобранных пробах радиоактивности нуклидов-индикаторов, а место достижения контролируемой температуры - по их радионуклидному составу.