Способ определения радиационного тепловыделения

 

Изобретение относится к калориметрическим измерениям радиационного тепловыделения в материалах, облучаемых в полях ионизирующих излучений, и позволяет повысить достоверность результатов измерений тепловыделения. В способе экспериментально определяют величины отношения фоновых тепловыделений для пары калориметров. Предварительно, до загрузки в один из них образца, оба калориметра облучают в поле гамма-квантов и регистрируют температуры калориметров и сигналы, пропорциональные мощности радиационного тепловыделения в калориметрах. По измеренным параметрам определяют тепловыделения в материалах конструкций данной пары пустых калориметров. Выбор гамма-квантов в качестве фактора, инициирующего фоновое тепловыделение в процессе определения константы для данной пары калориметров, обусловлен тем, что облучение гамма-квантами не создает наведенной радиактивности в материалах конструкции калориметров и не создает радиационно-опасных ситуаций. Калориметры идентичны по конструкции и поочередно выполняют функции рабочего и фонового, для чего образец помещают то в один, то в другой калориметр и облучают одним и тем же потоком гамма-квантов. Измерения температуры проводят в центре и на краю внутренней полости облучателя. Способ позволяет уменьшить погрешность на 10-12% по сравнению с известными.

СОЮЗ (OBETCHNX

CON

РЕСПУБЛИК

П9) (И) А1 (Sa) S С 01 К 17/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3926275/31-10 (22) 11.07.87 (46) 23.05.90. Бюл. Р 19 (71) Институт ядерных исследований

АН УССР (72) Г.П.Гринченко, С.С.Огородник, В.Д.Попов, И.M.Ñèìoíoâ и Е.а,Скоморохов (53) 536.6(088.8) (56) Материалы Т?1 Всесоюзного совещания пб метрологии нейтронного излучения на реакторах и ускорителях.

М., 1983, т. 1, с. 248-251.

Ричардсон Д. и др, Сб.материалов

I Женевской конференции по мирному исследованию атомной энергии, 1955. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕИИ РАДИАЦИОННОГО

ТЕПЛОВЦДЕЛЕНИЧ (57) Изобретение относится к калориметрическим измерениям радиационного тепловыделения в материалах, облучаемых в полях ионизирующих излучений, и позволяет повысить достоверность результатов измерений тепловыделения.

В способе экспериментально определяют величины отношения фоновых тепловьщелений для пары калориметров. ПредваИзобретение относится к области калориметрических измерений радиационного тепловыделения в материалах, облучаемых в полях ионизирующих излучений, и может быть использовано в ядерной энергетике, радиационном материаловедении, в использующих ионизирующие излучения технологических процессах и т.п.

2 рительно, до загрузки в один из них образца, оба калориметра облучают в поле у-квантов и регистрируют температуры калориметров и сигналы, пропорциональные мощности радиационного тепловыделения в калориметрах. По измеренным параметрам определяют тепловыделения в материалах конструкций данной пары пустых калориметров ° Выбор квантов в качестве фактора, ини циирующего фоновое тепловыделение в процессе определения константы для данной пары калориметров, обусловлен тем, что облучение у-квантами не создает наведенной радиактивности в мате риалах конструкции калориметров и не создает. радиационно-опасных ситуаций.

Калориметры идентичны по конструкции .и поочередно выполняют функции рабочего и фонового, для чего образец помещают та в один, то в другой калориметр и облучают одним и тем же потоком у-квантов. Измерения температуры проводят в центре и на краю внутренней полости облучателя. Способ позволяет уменьшить погрешность на 10-123 по сравнению с известными.

Цель изобретения — повышение достоверности определения и упрощения за счет исключения влияния неидентичности конструктивных элементов калориметров.

В способе экспериментально определяют величины отношения фоновых тепловьщелений для данной пары калориметров — коэфф1пргент с. Випо tHBpтся

1566233 эта операция в следующей последовательности. Данная пара конструктивно одинаковых пустых калориметров, до загрузки в один as них {рабочий) об5 разца, облучается в одном и том же градуировочном поле у-квантов. При этом регистрируются следующие параметры: температуры калориметров Т> и Т, сигналы калориметров Е а(Тв) т и Еф (Та) (штрихованные параметры характеризуют калориметр, который в дальнейших измерениях выполняет функцию фонового калориметра, а нештрихованные параметры относятся к калориметру, в который помещен образец, т.е. к рабочему к лориметру). Тепловыделения W u W в материалах конФа Фа струкций данной пары пустых (без образцов) калориметров, облучаемых в 2п поле у-квантов, связаны с измеренными параметрами соотношениями вида

МФд=17(Та) Ефз(ТЗ) Ф

Г Г

ЫФ = (Т ) ЕФ (Т ), 25 где коэффициенты чувствительности рабочего —. (Т ) и фонового - ; (Т ) каГ лориметров к измеряемому тепловому эффекту определяются с помощью известных приемов с электрическим нагревателем. Отсюда коэффициент

%Т а) Е фа(Тг)

Фа(Полученное истинное значение коэффициента Ж является константой для данной пары калориметров. Мощность радиационного тепловыделения W в облучаемом материале рассчитывается по формуле;

И =„(Т) - Г(Т) Ефа(та) 5(Т )

Г Г Е фа(Т а ).<(.Е+ (Т*) Г{Т ), где QT), g (T ) — коэффициенты чувс вительности калориметров с образцом и без него;

Ж (Т), Е (Т ) — сигналы, пропорциональные мощности радиационного тепловыделения в калориметрах (с образцом и без него), находящихся в рабочих условиях;

Т Т т — температуры кало9

55 риметров в тех же условиях.

Выбор -квантов в качестве фактора, инициирующего фоновое тепловыделение в процессе определения коэффициента у, обусловлен тем, что облучение у-квантами не создает наведенной радиактивности в материалах конструкции калориметров и, следовательно, не создает радиационно-опасных ситуаций в дальнейших манипуляциях с- ними.

Пример. Два цилиндрических калориметра интегрального теплового потока идентичной конструкции (габариты каждого из использованных калориметров: длина 39 мм, диаметр наружный 10 мм; размеры внутренней полости для размещения образца: длина 20 мм, диаметр 5 мм) с образцом из сплошного стального ««илиндра (длиной 19,5 мм, диаметром 4,9 мм) поочередно выполняют функции рабочего и фонового калориметров, для чего образец перегружается из одного в другой калориметр, облучаются одним и тем же потоком

1-квантов. Измерение проводится в двух различных точках — в центре и на краю внутренней полости облучателя.

Наиболее точный результат определения величины мощности радиационног тепловыдедения реализуется в случае, когда функции рабочего и фонового калориметров выполняет один и тот же калориметр. В этом случае коэффициент у точно равен единице, так как отсутствуют систематические погрешности, обусловленные технологическим несовершенством конструкционных материалов. Несмотря на достаточную точность, этот вариант с перегрузкой образцов в одном и том же калориметре имеет низкую практическую ценность, являясь ,неоперативным и в ряде практических важных применениях, например в полях реакторных измерений, его невозможно или весьма те .«ически затруднитель .о осуществить перегрузку образцов.

Использование "редлагаемого слое=-.ба позволяет получать достоверные данные по энерговыделению в конструкционных, делящихся и поглощяющихся материалах, применяющихся в ядерных энергетических установках. Погрешность определения тепловыделения в материалах может быть уменьшена по сравнению с извест««««ми способами на

10-127. Кроме того, способ может быть использован в системах контроля ядерных реакторов и установок, осуществляющих радиационные технологии для повышения экономичности и обеспечения безопасности при их эксп:1уатации.

15662

Составитель А.Костановский

Техред М,Дидык . Корректор Л.Патай

Редактор H.Áîáêîâà

Заказ 1216 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Формула изобретения

Способ определения радиационного тепловыделения в облучаемом материале, включающий облучение в поле потенцирующего излучения двух калориметров, в одном из которых размещен исследуемый материал, измерение электрических сигналов их термобатарей и температур, расчет искомой величины, отличающийся тем, что, с целью повьппения достоверности определения и упрощения за счет исключения влияния неидентичности конструктивных элементов калориметров, перед облучением калориметров в поле ионизирующего излучения пустые калориметры помещают в поле у-излучения, измеряют электрические сигналы.их термобатарей и температуры, а мощность 20

W радиационного тепловыделения в материале рассчитывают по формуле

1т = (T) E(T) Е а(ТЭ) <(Tg)

E т (Т, ) g (Т ) " «Е1, (Т ). P(T ), 25 где (Т) — коэффициент чувствитель--ности калориметра с образцом;

t

< (T ) - коэффициент чувствительности калориметра без образца;

E(T) — сигнал термобатареи калориметра с исследуемым материалом;

Е (Т ) — сигнал термобатареи калориметра беэ образца;

Т вЂ” температура калориметра с образцом;

Т

Т вЂ” температура калориметра беэ образца;.

Е а(Та) — сигнал пустого калориметра, в который затем помещается исследуемый материал, в поле у-излучения;

Т вЂ” температура пустого калориметра в поле -излуt чения;

Е (Т ) — сигнал калориметра беэ образца в поле у-излучения;

Т вЂ” температура калориметра

Z а без образца в поле -излучения.