Имитатор тепловыделяющего элемента для настройки приборов определения границ различных сред топливного столба

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов (твэлов) для тепловыделяющих сборок ядерных реакторов. Имитатор тепловыделяющего элемента (твэла) для настройки приборов определения границ различных сред топливного столба твэла выполнен в виде пластины, включающей последовательно расположенные участки различной толщины в порядке расположения и по числу сред топливного столба твэла, при этом толщина каждого участка выбрана из условия: x=µx / µимит, где x - толщина данного участка пластины; xср - толщина соответствующей среды в твэле; µcp - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для соответствующей среды твэла; µимит - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для материала пластины. Технический результат - имитатор твэла позволяет полностью заменить стандартные образцы, изготовленные в виде реальных твэлов. Имитатор имеет неограниченный срок действия, не подвержен износу и не требует специальных мер для хранения, так как не содержит в себе делящегося материала. 1 ил.

 

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов (твэлов) для тепловыделяющих сборок ядерных реакторов.

Твэлы изготавливают в виде труб, где активной частью является топливный столб, состоящий из нескольких частей, например топливный столб твэл для реактора типа ЭГП состоит из последовательно расположенных по длине участков из шлифзерна (корундовая крошка), из диоксида урана, из крупки из нержавеющей стали и без наполнителя (воздух). При этом очень важным является определение точных границ сред (материалов) этих частей. Для их измерения, как правило, применяются установки, содержащие в себе источник гамма-излучения, который просвечивает топливный столб и детектор, который принимает прошедшее через него гамма-излучение. По перепаду между сигналами на различных частях топливного столба (метод измерения гамма-абсорбционный) определяется их граница. Для настройки этих приборов изготавливаются аналоги контролируемых твэлов (стандартные образцы). Однако с течением времени образцы приходят в негодность и их необходимо изготавливать заново.

Процесс изготовления новых образцов и их аттестация очень трудоемкий и сложный процесс, связанный с подбором комплектующих, дополнительных затратах на топливо и аттестацией длин в метрологической службе.

Поэтому задача изобретения заключается в разработке имитатора твэла, применяемого для настройки и проверки настройки приборов определения границ сред указанных выше частей топливного столба без привязки к форме самого твэла и к материалу, из которого они реально изготовлены.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении точной имитации способности частей твэла поглощать гамма-излучение без использования стандартного образца твэла.

Технический результат достигается имитатором тепловыделяющего элемента (твэла) для настройки приборов определения границ различных сред топливного столба твэла, выполненным в виде пластины, включающей последовательно расположенные участки различной толщины в порядке расположения и по числу сред топливного столба твэла, при этом толщина каждого участка выбрана из условия:

х=µсрxсримит, где

x - толщина данного участка пластины;

xср - толщина соответствующей среды в твэле;

µср - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для соответствующей среды твэла;

µимит - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для материала пластины.

Сущность изобретения заключается в использовании для изготовления имитатора материала, имитирующего поглощение гамма-квантов в реальных средах топливного столба.

Как известно, ослабление (уменьшение интенсивности) потока гамма-квантов при прохождении через слой материала (среды) происходит по экспоненциальному закону.

N(x) - количество зарегистрированных импульсов гамма-излучения в единицу времени;

µ - линейный коэффициент ослабления гамма-излучения для данного материала;

x - толщина слоя материала, мм.

Поэтому, зная линейные коэффициенты ослабления сред, входящих в топливный столб, можно имитировать их коэффициенты ослабления (значение µx) любым материалом, например нержавеющей сталью, определенной толщины.

На чертеже приведен пример выполнения имитатора твэла для реактора ЭГП.

Имитатор представляет собой металлическую пластину 5, поделенную на четыре последовательно расположенных разных по толщине участка 1-4. Участки 1-4 могут быть одинаковыми по длине. Каждый из участков 1-4 имитирует затухание гамма-квантов от гамма-источника в соответствующей среде твэла (например, шлифзерно (корунд) - диоксид урана - нержавеющая крупка (в случае твэла реактора ЭГП) - воздух).

Участок 1 - имитатор шлифзерна (µ - линейный коэффициент ослабления шлифзерна для смеси элементов, входящих в него, принят 7.29 см-1).

Участок 2 - имитатор диоксида урана (µ - линейный коэффициент ослабления диоксида урана 88.451 см-1).

Участок 3 - имитатор крупки из нержавеющей стали (µ - линейный коэффициент ослабления крупки из нержавеющей стали - 9.420 см-1).

Участок 4 - имитатор поглощения на «воздухе» (пустая оболочка) (µ - линейный коэффициент ослабления на пустой оболочке принят 2.4 см-1).

Исходя из справочных значений µ для различных сред топливного столба твэла рассчитывается толщина участков 1-4 пластины 5 из нержавеющей стали 12Х18Н10Т по формуле

хстали - толщина искомой секции имитатора из стали;

хср - толщина соответствующего материала (среды) в твэле (хшлифзерно=1.2 см); (хурана=0.4 см); (хкрупки=1.2 см); (хпуст.обол=1.2 см);

µcp - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для соответствующего материала (среды) твэла для энергии 59 кэВ (источник Am241);

µстали - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для стали для энергии 59 кэВ (источник Am241) (µстали=10 см-1).

В результате расчетов по формуле (2) получены следующие значения толщин участков 1-4 пластины 5.

Для участка 1 - толщина 9 мм.

Для участка 2 - толщина 23 мм.

Для участка 3 - толщина 12 мм.

Для участка 4 - толщина 2 мм.

Разработанный имитатор твэла для измерения границ переходов различных сред топливного столба твэла позволяет полностью заменить стандартные образцы, изготовленные в виде реальных твэлов, и обеспечивает удобство настройки и проверки настройки приборов, предназначенных для определения границ различных сред. Данные имитаторы имеют неограниченный срок действия, не подвержены износу и не требуют специальных мер для хранения, так как не содержат в себе делящегося материала.

Имитатор тепловыделяющего элемента (твэла) для настройки приборов определения границ различных сред топливного столба твэла, выполненный в виде пластины, включающей последовательно расположенные участки различной толщины в порядке расположения и по числу сред топливного столба твэла, при этом толщина каждого участка выбрана из условия:
x=µсрxсримит, где
x - толщина данного участка пластины;
xср - толщина соответствующей среды в твэле;
µср - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для соответствующей среды твэла;
µимит - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов для материала пластины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрическим нагревателям, предпочтительным применением которых является электрическое моделирование ядерных топливных стержней, предназначенных для соединения в сборки в силовых реакторах.

Предлагаемое изобретение относится к способам определения совместимости различных видов ядерного топлива и конструкционных материалов. Способ испытания на совместимость порошка ядерного топлива с материалом оболочки твэла заключается в отжиге диффузионной пары порошка ядерного топлива и оболочки твэла.

Изобретение относится к атомной промышленности и может быть использовано при изготовлении таблеток ядерного топлива. Предложенное устройство содержит бункер 1 с пресс-порошком, который соединен вертикальной засыпной трубой 2 с устройством 3 прессования таблеток.

Изобретение относится к дожиганию водорода, входящего в состав газовой среды. Дожигатель состоит из корпуса, имеющего отверстия для подвода и отвода газовой среды, и наполнителя в форме оксида висмута Bi2O3 и/или оксида свинца, размещенного в корпусе.

Заявленное изобретение относится к способу проверки тепловыделяющих элементов. Способ включает определение давления гелия под оболочкой (9) тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент (1) на позиции измерения в течение всего времени контроля, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области (4) компенсационного объема, регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева (10) и на удаленном от места нагрева участке (12) оболочки в течение всего времени контроля.

Изобретение относится к средствам контроля тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Способ включает определение давления гелия под оболочкой (11) тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент (1) на позиции измерения, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области компенсационного объема (8), регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева (10) и на противоположной стороне оболочки, по ней оценивают давление гелия и состояние тепловыделяющего элемента.

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности, к испытаниям на коррозионную стойкость и водородостойкость циркониевых сплавов, разрабатываемых и используемых в качестве материалов элементов активной зоны легководных ядерных реакторов, в условиях, приближенных к реакторным.

Изобретение относится к средствам контроля ядерного топлива, выполненного в виде таблеток цилиндрической формы. Устройство для автоматизированного контроля поверхностных и объемных дефектов керамического ядерного топлива содержит трансформатор оптического изображения, каналы оптической и тепловизионной регистрации, источники подсветки, систему ввода в контролируемое изделие импульсного теплового потока и селектор, обеспечивающий синхронную регистрацию как оптического, так и тепловизионного изображений.

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств тепловыделяющих элементов (твэлов).

Изобретение относится к области теплофизических исследований и может быть использовано при изучении поведения тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов.
Наверх