Способ определения температуры твэлатопливной сборки ядерного peaktopa

 

О ИС

Союз Советских

Соцнаинстическни

Распубийк

«о65042

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (бт) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 2 0276 (23) 2328564/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки Ио—

G 01 N 25/00

Государственный комитет

СССР ио делан изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070 81. Бюллетень Н929

Дата опубликования описания 07.0881 (53) УДК 620.171. ,32(088,8) (72) Авторы изобретения

В. Е. Минашин и A. А. Шолохов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТВЭЛА

ТОПЛИВНОЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Изобретение относится к измерени- датчики, а на место одного из топливям с применением теплых средств, а ных элементов устанавливают один именно к измерению температур в сменный нагревательный элемент. Затем твэле. цри работающем нагревательном элеИзвестны несколько способов опре- менте замеряют температуры в исследеления температуры твэла ядерного дуемых ° реактора. Одним из них является спо- СЫ соб включает в себя использособ, основанный на использовании вание модели сборки, набранной из репонятия коэффициента теплоотдачи.,альных твэлов без тепловыделения илн

На пучке труб, имитирующем пучок 1О их макетов н сменного макета с иствэлов, экспериментально определяют ;-.. точником тепла, замещение сменным коэффициент теплоотдачи. Затем ре- . твэлом последовательно каждого твэла шают задачу теплопроводности для или его макета, а также измерение твэла с заданием экспериментально температурного поля сборки после? найденного коэффициента теплоотдачи т5 каждого изменения тепловыделения. в граничном условии на поверхности Сменный макет с источником тепла петвэла $1J . ремещают поочередно на место одного

Наиболее близким к предлагаемому . иэ топливных элементов, каждый раз способу является способ эксперимен- проводя измерения температур в истального определения статических 20 следуемых точках. После этого суми динамических полей температуры в мируют результаты и получают искомую узлах активной эоны реактора 2 .. температуру, соответствующую совместСпособ состоит в том, что с соблюде- ным условиям работы всех топливных нием условий подобия изготавливаю элементов модели. Этот способ хотя лабораторную модель узла активной 25 и является более точным, чем способ, эоны реактора, в лабораторную модель основанный на коэффициенте теплоотдапомещают реальные топливные элемен- чи, тем не менее имеет свои недостатты или их макеты, выполненные по ус" ки. Один нз недостатков состоит в том, ловиям подобия, размещают в исследу- что:трудно выполнить условия подобия ,еваас точках модели температурные 3О сменного макета н исследуемого твэла.

650429

Приходится изготавливать сменный макет с нарушением условий подобия элемент представляет собой полую трубку, которая неподобна сплошному твэлу, в этом источник погрешности.

Способ дает особенно большую погрешность, если твел в топливной сборке 5 неоднороден, а имеет, например, дефекты: газовые пузыри, трещины, отслоения оболочки и т.д.

Цель изобретения — повышение точ= ности измерения.

Указанная цель достигается тем, что сменный макет выполняют из материала с теплопроводностью, много меньшей теплопроводности теплоноси- 5 теля, источник тепл- задают точечным или линейным, устанавливают на поверхности сменного макета и перемещают его, затем замещают сменный макет реальным твэлом и создают в нем — тепловыделение, подобное реальному, изолируют его поверхность„ кроме небольшой ее части, где создают сток тепла, и меняют положение этого стока, а об искомой величине судят, сопоставляя полученные данные.

Достоинством спосс ба по сравнению с прототипом является то; что удается полностью учесть реальное течение теплоносителя и реальную структуру твэла, Предлагаемый способ основан на использовании принципа суперпозиции, т.е, применении к тепловым процессам, в которых температурные поля пропорциональны мощности тепловых ис" точников. Это требование выполняет- З5 ся, в первую очередь, для жидкометаллических теплоносителей и твэлов, температура в которых описывается линейными дифференциальными уравнениями 48

Осуществление предлагаемого способа иллюстрируется фиг. 1 и 2, На фиг. 1 показана исследуемая топливная сборка, состоящая из одного центрального и шести периферийных твэлов, где 1 - центральный твэл, 2 -. периферийный твэл, 3 — теплоноситель, 4 — чехол топливной сборки. На фиг. 2 представлена элекспериментальная модель, с помощью которой производится определение температур ре- © альной топливной сборки, где 1 стержень из теплоизоляционного материала, 2 - твэл без тепловыделения или его макет, 3 — теплоноситель, 4 - чехол, 5 - очечный или вите- И видный источник тепла.

Способ осуществляют следующим образом.

Пусть известно распределение=, удельного объемного тепловыделевия по @ высоте и в поперечном сечении всех семи твэлов исследуемой топливной сборки фиг. 1 и требуется определить температуру какого-либо твэла, например центрального твэла 1. 45

Изготавливают экспериментальную модель, все периферийные твэлы которой представляют собой натурные твзлы или их макеты, выполненные ссоблюденнем условий подобия, т.е. так чтобы внутренние свойства макетов были подобны внутренним свойствам твэлов. Макет центрального твэла в экспериментальной сборке выполняют по другому, а именно: в макете центрального твэла сохраняют только внешнюю конфигурацию центрального твэла, чтобы не исказить характер течения теплоносителя, т.е. в рассматриваемом примере выполняют макет в виде стержня. При таком исполнении модели распространение тепла вне стержня подобно распределению тепла вне центрального твэла исследуемой топливной сборки, Стержень„ являющийся макетом центрального твэла, изготавливают из материала с низкой теплопроводностью, т,е. из теплоизоляционного материала.

Б практике теплопроводность материала стержня должна быть много меньше теплопроводности теплоносителя. Теплоизоляционный материал берут для того, чтобы отсутствовали тепловые потоки с поверхности стержня к теплоносителю. На поверхности стержня располагают элементарный источник тепла: точечный или нитевидный. При таком выполнении модели распространение тепла от элементарного поверхностного источника тепла в модели такое же, как и распространение тепла от элементарной площадки на поверхности реального твэла в топливной сборке ядерного реактора. Нитевидный источник тепла в модели используется, когда теплофизические свойства исследуемой топливной сборки твэлов ядерного реактора изменяются только в поперечном направлении и постоянны в продольном. Точечный источник применяется тогда, когда теплофизические свойства исследуемой топливной сборки твэлов изменяются не только в поперечном, ьо и в продольном направлении, например, когда твэлы имеют дефекты конечных размеров или . когда профиль скорости теплоносителя не стабилиэирован. Далее обеспечивают возможность измерения температуры поверхности центрального стержня экспериментальной сборки и периферийных твэлов или их макетов, например, с помощью термопар. На изготовленной таким образом экспериментальной модели проводят измерения при натуральном режиме течения-теплоносителя. В эксперименте. располагают стержень с элементарным источником в какое-либо положение и измеряют температуру на поверхности стержня и периферийных твэлов (или их макетов) от элементарного источника тепла. При этом мощность источника выбирают произвольной, удобной для эксперимента.

650429

Формула изобретения

Описанный способ применим для твэлов любой внешней конфигурации, например для цилиндрических или шаровых, и для твэлов с произвольными свойствами, например для твэлов с дефектом. Режим течения теплоносителя также может быть любым.

Способ определения температуры твэла топливной сборки ядерного реактора, включающий использование модели сборки, набранной из реальных твэлов без тепловыделения или их макетов и сменного макета с источником I5 тепла, замещение сменным твэлом последовательно каждого твэла или его макета, а также измерение температурного поля сборки после каждого изменения тепловыделения, о т л и ч а ю — 2О

-шийся тем, что, с целью увеличения точности, сменный макет выполняют из материала с теплопроводностью, много меньшей теплопроводности теплоносителя, источник тепла выполняют точечным или линейным, устанавливают на поверхности сменного макета и перемещают его, затем заменяют сменный макет реальным твэлом и создают в нем тепловыделение, подобное реальному, изолируют его поверхность, кроме той ее части, где создают сток тепла, и изменяют положение этого стока, а по полученным данным судят об искомой величине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петров П, Я. Ядерные энергетические установки. М.-Л,, Госэнергоиздат, 1958, с.83-85.

2. Авторское свидетельство СССР

9 231026, кл. G 21 g 21/20, 1967.

ВНИИПИ Заказ 5859/46

Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4