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.

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть применено при изготовлении кольцевых тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов. Установка для контроля характеристик топливного столба кольцевых твэлов содержит расположенные в ряд блоки 1-4 детектирования собственного гамма-излучения топливного столба и блоки 5, 6 детектирования гамма-излучения, прошедшего через топливный столб. Источник 13 гамма-излучения закреплен на конце штанги 12, предназначенной для ввода в полость твэла 9. Механизм перемещения твэла выполнен с возможностью обеспечения поступательного перемещения твэла 9 вдоль своей оси и включает механизм 8 захвата и поворота твэла 9 вокруг своей оси на 90 градусов. Два блока 5, 6 детектирования гамма-излучения расположены с противоположных сторон от оси перемещения твэла 9. Блок управления связан с блоками детектирования и с механизмом перемещения твэла 9. Технический результат - возможность за один проход кольцевого твэла получить все необходимые характеристики качества его изготовления. 3 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности и может быть использовано при контроле равномерности распределения топлива в тепловыделяющих элементах (твэлах) гамма-адсорбционным методом с помощью сцинтилляционного спектрометра. Способ непрерывного поддержания стабильности измерений спектрометрического канала заключается в том, что регистрируют плотность потока гамма-излучения от внешнего источника, прошедшего через ограниченные участки держателей на стандартном образце твэла и на контролируемом твэле при перемещении их вдоль продольной оси стандартного образца/твэла. Зарегистрированные плотности потока гамма-излучения преобразуют с помощью спектрометра в последовательность электрических импульсов и регистрируют значения скорости счета импульсов на держателях и на топливном столбе твэла в каждой точке спектра ПТС. Определяют значения корректирующего коэффициента, вычисляют и регистрируют значение приведенной скорости счета ПТСприв для топливного столба твэла в каждой точке спектра. Технический результат - обеспечение автоматической подстройки показаний спектрометрического канала путем учета фоновых гамма-излучений. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к атомной промышленности и может быть использовано при изготовлении таблеток ядерного топлива для контроля обогащения U235 и содержания Gd2O3 в пресспорошках UO2. Устройство контроля обогащения U235, а также содержания Gd2O3 в пресспорошке ядерного топлива, содержащее бункер, соединенный засыпной трубой с устройством прессования таблеток, детектор собственного гамма-излучения, расположенный в непосредственной близости с боковой стенкой засыпной трубы. Устройство снабжено промышленным компьютером, содержащим спектрометр, позволяющий получать и анализировать спектральную характеристику зарегистрированного собственного гамма-излучения пресспорошка урана, содержащего оксид гадолиния. Изобретение позволяет обеспечить оперативный контроль обогащения U235, а также содержания Gd2O3 с учетом плотности измеряемой пробы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности. Устройство экспресс-контроля обогащения урана в порошках содержит емкость, расположенную над сцинтилляционным детектором гамма-излучения, соединенным с блоком управления и обработки результатов измерения. Устройство снабжено блоком защиты от фона, который выполнен в виде цилиндра из свинца и размещен в стальном каркасе с возможностью сквозного вывода кабелей к блоку управления и обработки результатов измерения. Блок управления и обработки результатов измерения выполнен в виде компьютера с процессором импульсных сигналов. Изобретение позволяет обеспечить быструю (от единиц до одного-двух десятков минут) методику контроля обогащения 235U в порошках оксидов урана при произвольной степени нарушения радиационного равновесия, основанной на использовании легко адаптируемого к условиям производства сцинтилляционного детектора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для контроля поверхности цилиндрических объектов и, в частности, может быть использовано в производстве ядерного топлива при контроле внешнего вида торцевой поверхности топливных таблеток. Устройство содержит последовательно установленные на транспортерах два узла контроля торцов изделий, два узла разделения потока изделий, установленные по одному перед каждым узлом контроля торцов изделий, а также два узла сдува бракованных изделий, установленные после каждого узла контроля торцов изделий. Каждый узел разделения потока содержит средство для продольной подачи изделий на транспортер по одному с определенными промежутками. Каждый узел контроля торцов изделий содержит оптический датчик для обнаружения изделий, средство освещения контролируемых изделий, средство для формирования излучения видимого спектра и средство регистрации и передачи изображения торца изделия в аналитическое устройство. Каждый узел сдува бракованных изделий содержит оптический датчик для обнаружения изделий и средство сдува для формирования направленного потока воздуха. Технический результат - автоматизированный, оперативный, высоконадежный, бережный исключающий человеческий фактор контроль торцевых поверхностей на наличие и характер дефектов, высокая производительность технологической операции контроля. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности. Способ контроля линейной плотности распределения топлива по длине топливного столба уран-засыпных и уран-заливных твэлов заключается в том, что регистрируют спектр собственного гамма-излучения топлива при движении с помощью механизмов перемещения контролируемого твэла, с помощью спектрометрических трактов гамма-излучения, установленных на линии контроля и состоящих из блоков детектирования и спектрометров, установленных в компьютер, где происходит обработка данного регистрируемого спектра с целью выделения и вычисления площади пика гамма-излучения U235. Автоматически вычисляют характеристики линейной плотности по единой градуировочной зависимости, полученной в результате соотношения величины значения амплитуды «чистого» U235, деленной на значение контролируемого в данный момент обогащения U235, и значения самой линейной плотности. Изобретение позволяет обеспечить массовый контроль уран-засыпных, уран-заливных твэл с различным топливным составом и геометрией изготовления по единой градуировочной зависимости. 4 ил.

Изобретение относится к способам испытаний высокотемпературных твэлов в исследовательском реакторе в составе ампульного облучательного устройства и может быть использовано при разработке и обосновании конструкции невентилируемых высокотемпературных твэлов, например, термоэмиссионного реактора-преобразователя наземной атомной станции малой мощности для использования в труднодоступных и удаленных районах. Способ включает размещение в ампульном облучательном устройстве вентилируемых твэлов, имеющих диаметральные размеры и материальный состав базовых твэлов, облучение и последующее измерение диаметральной деформации их оболочек. В ампульном облучательном устройстве дополнительно размещают и одновременно с вентилируемыми испытывают с последующим измерением деформации оболочек не менее трех невентилируемых твэлов с теми же диаметральными размерами и материальным составом, имеющих различные компенсационные объемы, величины которых отличаются друг от друга не менее чем в два раза. При этом внутреннюю полость вентилируемых твэлов заполняют инертным газом под давлением, которое в процессе испытаний поддерживают в диапазоне (0,4÷4)⋅104 Па. Техническим результатом является повышение надежности оценки работоспособности твэлов путем разделения вкладов в изменении характеристик оболочки от воздействия топлива и воздействия газообразных продуктов деления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов для тепловыделяющих сборок ядерных реакторов. Имитатор тепловыделяющего элемента 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: xµcрxcр 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.

Наверх