Устройство для измерения напряжений в основном металле и сварных соединениях элементов конструкций аэс и тэс при гидравлических и тепловых ударных нагрузках теплоносителя

Изобретение относится к области диагностики оборудования АЭС и ТЭС и служит для измерения напряжений в основном металле и сварных соединениях элементов конструкций АЭС и ТЭС. Устройство измерения напряжений в основном металле и сварных соединениях элементов конструкций АЭС и ТЭС при гидравлических и тепловых нагрузках теплоносителя содержит измерительный преобразователь напряжений в металле. Измерительный преобразователь выполнен в виде пластины из металла с низкой плотностью электронов проводимости, например из висмута. Пластина закреплена на поверхности трубопровода. На свободной поверхности трубопровода закреплена вторая пластина из металла с высокой плотностью электронов проводимости, например из меди. К этой пластине подключен прибор. Прибор измеряет возникающий при ударных нагрузках теплоносителя электрический сигнал. Изобретение позволяет измерить напряжения в основном металле и сварных соединениях элементов конструкций АЭС и ТЭС. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области диагностики оборудования АЭС и ТЭС и служит для измерения напряжений в основном металле и сварных соединениях элементов конструкций АЭС и ТЭС.

Как показывает опыт эксплуатации АЭС, значительная часть повреждений элементов конструкций происходит в результате динамических, ударных воздействий теплоносителя (пульсаций давления, градиентов температур). При динамических воздействиях теплоносителя создаются аварийные ситуации (Динамика и прочность водо-водяных энергетических реакторов. / Н.А.Махмутов, Ю.Г.Драгунов, К.В.Фролов и др.; Отв. редактор Н.А.Махмутов - М.: Наука, 2004. - 440 с.).

Известен способ измерения динамических напряжений в металле на основе тензометрии (Модельные исследования и натурная тензометрия энергетических реакторов. /Н.А.Махмутов, Ю.Г.Драгунов, К.В.Фролов и др. - М.: Наука, 2001. - 293 с.), заключающийся в том, что о деформации (напряжении) судят по изменению электрического сопротивления тензорезистора, закрепленного на поверхности трубопровода или какого-либо другого элемента АЭС и ТЭС. Способ на основе тензометрии позволяет измерять деформацию поверхности элементов конструкции. Деформацию металла и напряжения по всей толщине трубопровода определяют расчетным путем. Кроме того, тензорезисторы имеют высокую температурную погрешность и не могут применяться при высоких температурах. Они применяются главным образом при исследовании напряжений в моделях конструкций АЭС.

Целью изобретения является повышение точности измерения напряжений в основном металле и сварных соединениях и получение возможности измерения напряжения в процессе работы АЭС и ТЭС.

Поставленная цель достигается тем, что о величине амплитуды и частоты изменения напряжений судят по величине термоЭДС, возникающей на границе раздела двух пластин из металла с разной плотностью электронов проводимости, закрепленных на поверхности трубопровода или какого-либо другого элемента конструкций.

Эффект возникновения термоЭДС при ударных нагрузках на границе двух пластин, выполненных из металла с разной плотностью электронов проводимости, был открыт авторами данной заявки на изобретение в 2003 г. (Трофимов А.И. Физические основы генераторных измерительных и энергетических преобразователей. - М.: Наука: Физматлит, 2004, с.336-348).

Схема реализующего данный способ устройства показана на чертеже. На трубопроводе 1, по которому циркулирует теплоноситель, закреплена пластина 2 из металла с низкой плотностью электронов проводимости, например из висмута. На ее свободной поверхности закреплена вторая пластина 3 из металла с высокой плотностью электронов проводимости, например из меди, к которой подключен прибор 4, измеряющий возникающий при ударных нагрузках теплоносителя электрический сигнал.

В данном способе электрический сигнал определяется напряжением (деформацией) металла по всей толщине стенки трубопровода, а не только на ее поверхности, что существенно повышает точность измерений. При этом способ не имеет ограничений по температуре теплоносителя.

Устройство измерения напряжений в основном металле и сварных соединениях элементов конструкций АЭС и ТЭС при гидравлических и тепловых нагрузках теплоносителя, содержащее измерительный преобразователь напряжений в металле, отличающееся тем, что измерительный преобразователь выполнен в виде пластины из металла с низкой плотностью электронов проводимости, например из висмута, закрепленной на поверхности трубопровода, на ее свободной поверхности закреплена вторая пластина из металла с высокой плотностью электронов проводимости, например из меди, к которой подключен прибор, измеряющий возникающий при ударных нагрузках теплоносителя электрический сигнал.