Способ коррозионно-термических испытаний

 

Изобретение относится к атомной энергетике , используется при оценке надежности длинномерных твэлов в условиях повышенных (аварийных) температур, при воздействии жидкой и газообразной коррозионной среды. Цель: повышение достоверности и производительности испытаний Сущность изобретения помещают твэл в камеру из кварца, участки испытуемого твэла подвергают воздействию нагрева, жидкой и газообразной коррозионной среды и термоциклированию. Используют кольцевой нагреватель, длина которого меньше длины испытуемого Yвэлa и устанавливают его с зазором относительно твэла на наружной поверхности камеры или внутри нее Перемещают нагреватель вдоль твэла с заданной выдержкой на каждом участке. До или в процессе воздействия нагрева заполняют зазор жидкой агрессивной средой и изменяют ее уровень изменением давления в камере. Воздействие газообразной среды обеспечивают путем поддержания уровня жидкой среды на нижней границе испытуемого участка, а термоциклирование осуществляют периодическим заполнением зазора жидкой средой. 2 з п ф-лы, 1 ил. сл

,, БЦ„, 17S3383 Al (я)5 G 01 N 17/00, 3/18 союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О

Q0

Изобретениеотноситсякатомнойэнер- расположенной камере (автоклаве) с исгетике, в частности к rîðpîçèîíío-термиче- " пользованием нагревателя с длиной, и ревыским испытаниям облученных длинномер- шающей длйну испытуемого твэла, ных тепловыделяющих элементов (твэлов) включающийследующиеоперации;твэл пореакторов тийа ВВ3Р, РБМК, БН и решает мещают в автоклав; автоклав герметизирузадачу оценки надежности твэлов при их " юти помещают в нвподвижную вертикально нагревании до температур. преимуществен- расположенную нагретую печь, имеющую но превышающих эксплуатационйые (ава- длину не менее длины твэла; через автоклав рийные температуры), при воздействии . пропускают по подогреваемому паропровожидкой и газообразной коррозионной сре- ду водяной пар из внешнего источника пады и термоциклировании. .. ра,выдерживают твэл в сформированном

Известен способ коррозионно-термиче- коррозионно-термическом режиме заданских испытаний необлученных длинномер- ное время; извлекают автоклав из печи, охных твэлов реактора РБМК в вертикально лаждаютавтоклав.отсекаютисточник пара, 1 .. : ":: -. 2 (21) 4847496/28 .: зионйой среды. Цель. повышение достовер(22) 05.07.90 . ности и производительности испытаний, (46) 23.12.92. Бюл. % 47 Сущность изобретения! помещают твэл в (71) Научно-исследовательский институт: " камеру из кварца, участки испытуемого твэатомных реакторов им, В.И,Ленина -,... ла подвергают воздействию нагрева, х<ид(72) Ю.М,Головченко: .,: : .:: кой и газообразной коррозионной среды и (56) Твэл реактора РБМК-1000. — Атомная термоциклированию. Используют кольцеэнергия, т.43, вып. 4, октябрь 1977, с.235- вой нагреватель, длина которого меньше

239.. ; :::: длины испытуемого твэла и устанавливают

Середкин С,В., Шулимов В.Н. Мельцер: его с зазором относительно твэла на наружP.P. Àìïóëû с кипящей водой для облучения ной поверхности камеры или внутри нее, материалов в исследовательском реакто-: Перемещают йагреватель вдоль твэла с заре. — Вопросы атомной науки и-техники, " . данной выдержкой на каждом участке. До

Серия Атомное материаловедение, 1988,: или в процессе воздействия нагрева запол-, вып. 5(30) с.3-10. няют зазор жидкой агрессивной средой и (54) CI10C05 KOPP03NOHHO-ТЕРМИЧЕ-:.:, изменяют ее уровень изменением давления СКИХ ИСПЫТАНИЙ . "::. .- : :":..: в камере. Воздействие газообразной среды (57) Изобретение относится к атомной знер- обеспечивают пугем поддержания уровня гетике, используется.при оценке надежно-: жидкой средьгна нижней границе испытуе- Я сти длинномерных твэлов в условиях . мого участка, а термоциклирование осуще- (" повышенных (аварийных) температур, при ствляют периодйческим заполнением воздействии жидкой и газообразной корро- " :: зазора жидкой средой. 2 з.п.ф-лы, 1 йл. t783383

3 4 пройзводят- разгерметизациВ автоклава; участки твэла осуществляют. путем перемеизвлекают твэл из автоклава, измеряют щения нагревателя вдольтвэла с заданной (изучают) эффекты автоклавирования на выдержкой на каждом участке; воздействие жидкой агрессивной среды обеспечивают

Наиболее близким аналогом, совпадаю- 5 заполнением ею зазора между нагреватещим с предлагаемым изобретением являет- лем и твэлом до или s процессе воздействия ся способ,:заключающийся в том, что нагрева, воздействие газообразной среды нагреванию и выдержке в парах коррозион- обеспечивают путем поддержания уровня но-активной жидкости (в парах воды) жидкой среды на нижней границе испытуе-, подвергают герметизированные недлинно- 10 мого участка; термоциклирование осущестмерные твэлы (отрезки, фрагменты твэлов). вляется периодическим заполнением заЭтот способ позволяет устранить некото- зара жидкой средой выше верхней гранирые недостатки способа-аналога, В частно- цы испытуемого участка, при стационарном сти, он обеспечивает возможность расположении нагревателя относительно . испытывать фрагменты одного и того же 15 испытательной цилиндрической камеры (автвэла в различнь1х "режимах, т,e ."ót4åíüøèYü токлава) камеру частично заполняют жид-. расход дорогостоящих твэлов; уменьшить кой агрессивной средой, твэл перемещают . массу и объем радиационно= и Вфйвоопас- вдоль камеры, а перемещение уровня жидных продуктов. коррозии, образующийся кой среды и заполнение ею зазора осущепри "критических" испытаниях.- .. 20 ствляют изменением давления в камере, Производительность испытаний по спо-:., для уменьшения поглощения стенками касобу-прототипу не TollbKO "íå возрастает, но меры подводимой к твэлу энергии от на уменьшается 3а счет введения дополни- гревателя и наблюдения за твэлом в тельных операций по фрагментации исход- " процессе испытаний используют камеру, ного твэла и герметизации фрагментов. Во 25 например; иэ кварца, а нагреватель выполизбежание влияния герметизированных . няют кольцевым и устанавливают его на торцев фрагмента на напряйенйбе состоя- ""наружной поверхности камеры; для обесние оболочки (" торцевые эффекты") длина " печения возможности испытаний при пофрагментадолжна превышатьзначение10-. вышенных давлениях, температурах и

15 диаметров оболочки.::, .:; .," - 30 скоростях нагрева используют нагреватель

Невозможносгь сохранить во фрагмен- - в виде высокочастотного электромагнитнотахтвзлов исходное давленйе и состав внут- t o индуктора, который размещают внутри ритвэльного газа существенно уменьшает металлической камеры и отделяют от твэла . достоверность (представительность).ин- изолирующей трубкой, например, из кварформации, получаемой в результате испыта- 35 ца, ний фрагментов длиномерного:твэла. На чертеже йзображена схема устройЦель изобретения — повйшение досто- — стра для коррозионно-термических и термоверности и производительности испыта- циклических испытаний, где 1- испытуемый ний путем перемещения вдоль испытуемого длинномерный нефрагментированный твэл; нефрагментированного твэла нагревателя, 40 2 — длинномбрная камера (автоклав); 3— длина которого меньше длины испытуемого уровень жидкой агрессйвной среды (воды): твэла, и уровня жидкой агрессивной среды 4 — нагреватель; 5 — испытуемый участок в зазоре между нагревателем и твэлом. твэла; 6- верхняя крышка камеры с устройПри этом повышение достоверности ре- ствами контроля и сброса давления; 7- трузультатов испытаний обеспечивается за 45. бопроьод для гидравлического соединения счет сохранения давления и состава внутри- камеры с отдельной емкостью, содержащей твэльной сферы в нефрагментированном . жидкую агрессивную среду; 8 — отдельная твэле, а повышение производительности емкость с жидкой агрессивной средой; 9— испытаний обеспечивается за счет увели- приборы контроля давления газа; 10 — жидчения количества коррозионно-термиче-. 50 кая агрессивная среда; 11 — регулятор давских и/или. термоциклических испытаний, ления газа; 12 - источник газового проводимых за одну загрузку камеры (авто- давления, клава). Нефрагментированный твэл 1 ядерного

Поставленная цель достигается тем, что реактора РБМК-1000, имеющий диаметр испытаниям пЬдвергают длинномерный не- 55 t3,6 мм и длину 3644 мм, загружают с зазофрагментированный твэл, в котором сохра- ром в камеру 2 длиной 4000 мм; выполненняются исходное давление и состав ную из стальной трубы б х д = 10Х16 мм. внутритвэльной1 среды используют нагре- Производят гидравлическое соединение ватель, длйна которого меньше длины испы- нижней части камеры посредством трубоптуемого твэла: воздействие нагрева на ровода7сотдельнойемкостью8объемом2

1783383

20

40

45 ной плотности л, содержащей 1 л жидкой агрессивной среды (воды) 10. Герметизируют камеры при атмосферном давлении посредством верхней крышки 6. На расстоянии, например

2000 мм от нижней части камеры устанав- 5 ливают с зазором нагреватель — трубчатую печь сопротивления 4 СУОЛ-0,25.1.1/12MPИЗ, имеющую длины нагревателя 150 мм.

Резогревают печь до достижения температуры на оболочке твэла в сечении по центру печи 1000 С. При этом на расстоянии Z = .= -75мм от центра печи(2=0) температура оболочки твэла составляет 400 С, а на расстоянии Z = й175 мм от центра печи температура оболочки твэла составляет 100ОС, 15

Длина испытуемого участка 5 в данном примере составляет 350 мм, В отдельной емкости с водой создают избыточное давление газа 0,1 МПа путем ее подключения к источнику газового давления 12 через регулятор давления 11. При заданном избыточном давлении газа часть воды будет выдавлена в зазор между твэлом и стенкой камеры, т.е, частично заполнит камеру, Уровень воды 3 в камере будет на- 25 ходиться в пределах нагреваемого участка на отметке Z = -150 мм от центра печи, Температура на отметке Z =- -150 мм составляет 180ОС, что превышает температуру кипения воды при избыточном давлении 0,1

МПа, Поэтому часть воды будет испарена.

Регулировкой давления газа в отдельной емкости (и, соответственно, в камере) поддерживают уровень воды в камере на отметке

Z = -165 мм от центра печи, т.е, на нижней границе испытуемого участка, где температура оболочки твэла составляет 120 С и соответствует температуре кипения воды при избыточном давлении 0,1 МПэ.

Заданные условия обеспечивают на длине нагреваемого участка градиент температуры от 1000 до 100 С и соответствующий этим температурам состав коррозионной среды — вода или водяной пар различПосле выдержки испытуемого участка твэла в сформированном коррозионно-термическом режиме нагреватель перемещают вверх вдоль камеры (й, соответственно, вдоль твэла) на 350 мм, т,е. на новый исны- 50 туемый участок. Производят выдержку испытуемого участка в прежнем или новом коррозионно-термическом режиме.

В данном примере по длине одного твэ- . ла может быть проведено за одну загрузку камеры до 10 испытаний..

Еще большее увеличение производительности испытаний достигается путем использования менее протяженного нагре6 вателя в виде, например, одновиткового электромагнитного индуктора. При необходимости проведения испытаний при повышенных давлениях (до 15 МПа), температурах i (до 180 С);), скоростях нагрева (до

100 С/c) электромагнитный индуктор целесообразно размещать внутри металлической камеры и изолировать его от твэла, например, с помощью кварцевой трубки. В этом случае вода (пары воды) будут заполнять зазоры между твэлом и кварцевой . трубкой, между кварцевой трубкой и нагревателем, При необходимости вести наблюдения за состоянием твэла в процессе испытаний и для умейьшения поглощения стенками камеры подводимой к твэлу энергии от нагревателя камеру (или часть камеры) выполняют из ойтически-прозрачного кварца, а нагреватель выполняют кольцевым и устанавливают нэ наружной поверхности камеры.

: При необходимости проведения термоциклических испытаний (резкого охлаждения испытуемого участка после его выдержки в заданном коррозионно-термическом режиме) периодически заполняют зазор между твэлом и стенкой камеры жидкой средой (водой) путем сброса давления над уровнем воды в камере и/или увеличением давления газа в отдельной емкости 8.

Формула изобpereния

1. Способ коррозионно-термических испытаний твэлов ядерных реакторов, по которому участки испытуемого твэла подвергают воздействию нагрева и жидкой и газообразной коррозионной среды и термоциклированйю, о г л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности и производительности йспытэний, используют нагреватель, длина которого меньше длины испытуемого твэла, устанавливают

его с зазором относительно твэла, воздейст- ." вие нагрева на участки твэла осуществляют

Р путем перемещения нагревателя вдоль твэла с заданной выдержкой на каждом участке; воздействие жидкой агрессивной среды обеспечивают путем поддержания уровня жидкой среды на нижней границе испытуемого участка, а термоциклирование осуществляют периодическим заполнением зазора жидкой средой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют вертикальную цилиндрическую камеру, частичнО заполняют ее агрессивной средой, твэл перемещают вдоль камеры, а перемещение уровня среды и заполнение зазора осуществляют изменением давления в камере, 1783383

Составитель Ю. Головченко

Техред М.Моргентал. Корректор Н;гунько

Редактор

Заказ 4510 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Лроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

3. Способпо пп,1 и2, отл ича ю щийс я тем, что используют камеру иэ,кварца, а нагреватель выполняют кольцевым и устанавливают на наружной поверхности камеры.