Имитатор тепловыделяющего элемента

Имитатор тепловыделяющего элемента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

"" и и л

" лЖтекв

NCA

Союз Советскик

Социалистических республик »>711904

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву— (22) Заявлено 280377 (21) 2466494/18-25 (5!)М. Кл.з с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

G 21 С 17/06

Государственный комитет. СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 151081. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 15.1081 (53) УДК 621. 039. . 546 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.E.Минашин, А.А. Шолохов, И.Н. Горелов и Б.Н. Будигин (71) Заявитель (54) ИМИТАТОР ТЕПЛОВЬЩЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА

Предлагаемое устройство касается техники и методов исследования работоспособности твэлов ядерного реактора, а именно работоспособности оболочки тепловыделяющего элемента (твэла).

Оболочка сохраняет свою работоспособность, если она сохраняет свою целостность. Процессы разрушения оболочки, например коррозия, зависят от уровня и градиентов температуры, т.е. как от величины температуры, так и характера ее распределения в оболочке.

При исследовании работоспособнос- 15 ти оболочки с помощью имитатора твэла, т.е. в предреакторных условиях, от устройства имитатора твэла требуется, чтобы оно позволяло создавать поле температур, идентичное (т.е. равное) или подобное полю температур в твэле. Поле температур в оболочке твеэла определяется профилем и величиной обьемного тепловыделения в топливе твэла, теплопроводностью топлива и условиями теплосьема с поверхности твэла.Так как в испытаниях. оболочки с помощью имитатора условия охлаждения остаются такими же, как и при работе твэла, то для получения 30 идентичных температур в имитаторе необходимо соблюсти идентичность в тепловыделении и теплопроводности среды, заполняющей полость трубы имитатора.

Геометрические размеры оболочки должны быть равны или подобны геометрическим размерам оболочки твэла.

Работоспособность оболочки твэла зависит от других факторов, например механического воздействия на оболочку со стороны топлива, теплоносителя и т.д. На практике не удается в полной мере обеспечить соблюдение всех влияющих факторов, в то же время качество имитатора, естественно, определяется количеством учитываемых факторов.

Известно устройство, предназначенное для определения температуры оболочки твэла (1J . Этот имитатор представляет собои трубу, внутри которой вставлена электроспираль.Спираль от трубы отделена электроизоляцией. Такое устройство имеет целый ряд недостатков. Она дает возможность лишь приближенно обеспечить равенство между средней температурой .поверхности трубы и средней температурой поверхности твэла. Это устройство позволяет лишь косвенно и приближен711 904

Формула изобретения но определить наибольшее и наименьшее значение температуры оболочки твэла, не обеспечивает нужных гради" ентов температуры в трубе, так как дает лишь очень маленькие тепловые потоки, и не моделирует профиль температуры па радиусу и периметру трубы, Известно также устройство, в котором для получения более высокого теплового потока вместо злектроспирали берут электрообогреваемый стержень tQ

Г23. Больший тепловой поток получают за счет того, что электроизоляцию между стержнем и трубой плотно забивают е

Однако в таком устройстве тепловой поток получается все же невысоким,а в материале трубы создаются механические напряжения, вызванные сжатой электроизаляцией.

Известен имитатор тепловыделяющега элемента, содержащий злектраобогреваемую трубную оболочку с нагреват<=;лем из проволок, которые распределены в объеме, ограниченном трубной оболочкой, и электроизолираваны ат кее $3(. 25

На в такам устройстве невысока точность имитации работы оболочки тепловыделякщего элемента.

Цель изобретения — более точная имитация работы оболочки тепловыде- 30 ляюшего элемента.

Цель достигается тем, чта каждая проволока нагревателя окружена спрессованным слоем эл1.ктроизоляции, а ос" тальная часть объема заполнена сре- 3Я дай с болей высокой по отношению к оболочке теплопровадностью, например жидким натрием, На фиг. 1 изображен предлагаемый имитатор твэла, продольный разрез, @) ка фиг.. 2 — та же, поперечный разрез, ка фиг. 3 — поперечное сечение нагревателя.

В трубе 1 находится объемный электрический нагреватель 2, выполненный из проволок окруженных изоля 4$ цией, жидкая среда.3 с высокой теплопровадностью, например натрий, крупка 4, переходной патрубок 5, трубная решетка б, нихромовые,проволоки 7,8, электрические выводы объемного нагре- $g вателя, чехловая трубка, нихромовая проволока, спрессованная электричес-! кая изоляция.

Покажем, что такой имитатор. твэла, изображенный на фиг, 1, действительно Дает возможность получить большой тепловой поток на поверхности трубы.

Наша промышленность выпускает кабеЛьные нагреватели разных диаметров, в том числе и диаметром 4к = 1,5 мм. 60

Как показывают испытания в условиях, аналогичных условиям работы имитатора твэла„ кабельные нагреватели диаметром Вн = 1,5 мм, успешно раба- 65 тают при потоке q, на поверхности элемента, равном:

<(д = 1,5 ° 10 ккал/м1.ч (1,75 ° 105 Вт/м ).

Пусть имитатор твэла имеет диаметр В м = 25 мм, и из этой поверх- . ности надо создать тепловой поток

10 ккал/м ч (1,160 ° .х

Ь 1 х 10 Вт/м . Подсчитаем Ъ вЂ” необходимое количество звеньев объемного нагревателя. Так как .

"с к с4=Ч им рм 4М им 10 25

Н" 110 цайт

ЙН 1Я.10 1,5

Суммарное поперечное сечение, занятое кабельными нагревательными элементами, составляет долю от полного поперечного сечения имитатора, и эта доля равна: у ЗАД м„, /4 1,5

7(йи 4

Полное количество звеньев объемного нагревателя, которое можно разместить в трубе диаметром 25 мм, равна 187 шт.

Вполне удовлетворительным такой имитатор является и по электрическим параметрам. Электрический ток в каждом кабельном нагревательном элементе равен б А, напряжение равно

135 В/м.

Профиль объемного тепловыделения в сечении трубы осуществляют подбором плотности расположения кабельных нагревателей в трубе и величиной электрического тока в них.

Как было сказано, профиль температуры (соответственна и градиентов температуры} в оболочке-трубе при заданном теплосъеме зависит. не только от профиля объемного тепловыделения по сечению трубы, но и от тепло-. проводности среды, заполняющей трубу.

Нужную теплопроводность среды достигают подбором соответствующей крупки, например металлической — стальной медной и т.д. При коэффициенте теплопроводности среды, заполняющей полость трубы, равной, например, 40 ккал/м ° ч оС (46,5 Вт/м С),перепад температур между центром и поверхностью трубы для устройства по фиг. 1 при потоке с поверхности

10 ккал/м .ч будет равен 156 C,÷òî

Я также говорит о работоспособности предложенного устройства имитатора.

Испальзование предлагаемого устройства дает возможность более достоверно определить тепловые характеристики твэла и определить работоспособность ега оболочки.

Имитатор тепловыделяющего элемента, содержащий электраабагреваемую

711904

Составитель В.Тихомиров

Редактор Е. Месропова Техред,.Л,Пекарь Корректор В.Синицкая

Заказ 9181/37 Тираж 479 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретейий и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, .4 трубную оболочку с нагревателем иэ проволок, которые распределены в объеме, ограниченном трубной оболочкой, и злектролиэованы от нее, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью более точной имитации работы оболочки тепловыделякндего элемента, каждая проволока нагревателя окружена,спрессованным слоем злектроиэоля-< ции, а остальная часть объема заполнена средой с более высокой по отношению к оболочке теплопроводностью напрймер жидким натрием.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Жидкие металлы. Сб. — Атомиэдат. М., 1967, с. 154-155.

2. Патент Франции 9 2031694, кл. G 21 С 17/ОО, опублик. 1975.

3. Патент Франции 9 1543327, кл. G 21 С 17/00, опублик. 1968 (прототип).