Кинетический способ измерения тепловиде-ления ядерного peaktopa
Союз Советскии
Социалисткческкк
Респубанк
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 249178 (21) 2573531/18-25 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет
Опубликовано 300581,Бюллетень Йо 20 (53) М. К1.
Госудврствеииый комитет
СССР ао дьюи изобретений и открытий
G 21 С 17/10 (53} УДХ 621. 039. 5 (088. 8) Дата опубликования описания 3005,81 (72) Авторы изобретения
A.Т.Баков и P.A.Ìóñàåâ (71) Заявитель (54) КИНЕТИЧЕСКИИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ЯДЕРНОГО PEAKTCPA
Изобретение относится к ядерной энергетике и предназначено для измерения тепловыделения (энерговыделения) в тепловыделяющих элементах, органах системы регулирования и аварийной защиты ядерйых реакторов малой мощности;.
Известны способы измерения тепловыделения в ядерных реакторах на основе ионизационных, калориметрических и твердотельных и других методов (11 .
Однако способы>измерения с использованием этих методов не являются прямыми, а детекторы имеют достаточно большой объем, что приводит к возмущению температурного и нейтронного полей реактора.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достига» емому результату является кинетический способ измерения тепловыделенйя ядерного реактора, включающий измерение кинетики температурного .поля в исследуемой точке активной зоны с последующим пересчетом ее в величину удельного тепло выделения (21.
Недостатком этого способа является большая ийерционнос ь .,иэмерения, создание возмущения нейтронного и температурного полей иэ-эа помещения большой массы калориметра внутрь тепловыделяющего элемента
В калориметрических измерениях в расчете тепловыделений учитывают теплофизические и ядернофиэические параметры, а потом производят пересчет тепловыделения на требуемый материал.. Это приводит к появлению дополнительных погрешностей. Кроме того, изготовление калориметра является достаточно трудоемкой опера цией, особенно выбор необходимого
15 рабочего калориметра, Рабочее тело калориметра изготовляют иэ различных материалов, чувсвительных либо к гамма-излучению, либо к нейтронам. Материалы, приме20 няемые в реакторостроении, не всегда удобчы для изготовления рабочего тела калориметра и это главным образом относится к делящимся материалам.
Цель изобретения - уменьшение инерционности и увеличение достоверности за счет непосредственного измерения тепловыделения.
Это достигается тем, что в центр исследуемого объема помещают термо743459 да (т«И(< „Иэт,(вр:- т(т: — . <11»кцт(Ю ут== - "..т
ТЕ тн< 1( ) e (j »(<1 «1 а т(т(»-. т(Е т(т,(В(-1 б»П«а =;»
Обьс((а 1;pi QT»eó: С. ВИИ Мовтт»0 (» водят реактор на мащнасть, г(асле чего измеряют времен((ую завис»масть изменения температуры при настоя-»най мощности реактора, сбрасывают 40 :" -ность реактора и повторна измеряют функцию утечки (натечки) тепла эа пределы исследуемого объема и определяют тепловыделение по формуле
Где ((— удельная мощность тепловы(<ал деления ( — — производная температура .В измеряемой тсчке па време((и (град/с); с " мо((яа(»а11 T пл0емкОсть т- Га тт(ЗЛЕМЕ(»та (1<ап/Мот».: РаД) (»,т — число АзагаДРО;, т(И „-.10 Г»ДЕР (- Q ЗЛ»З(»(Е. З см" исследуемого объема,:
"-i j. (ПЛ а З»(Пт-.»Е ПЕ»11=,, I 0ÑËÅò«т;(=(.;,;,—
ГО Объсма.
Ст <1 я п(»ти»Q .«(0(ци:< в арц е вн(х да ттик с (т
I Q 1 Орые и»."-<еща(Отся в мег".т рубнь е, 3 а .»»
;; «Р —,-Е» Е ..—, »<а e, ", I«P-1»«(СР ОП вЂ”,, } З» И«»-„:;;; Oc-. (»л «" т», -ГЕ(», т»1» (.1, .«ДЕЛЬ (-. ОГО ТЕПЛОВЫДЕЛЕ(= I.»Я т т З i: Iя .»розодятс я в це:»Tpe а ктив е 01 —;: pI1TIi»le(-. »<01(. бор»<(I c»ec«I<тора м»а«(ОЙ» ;!.;::: Т (600 I3T! ., C "» (»» ;. <*"«o Ядер «м» j 0 в«»ДОП »Д «т (0,244436, углсрад 2,6379, алюминий 68,8834, титан 1,2 »7;, храм 31,8829, маГний -2, 51 49(,,»(<»злезо 51 j 5 i 47. -;икель 14,9048, уран -5 12,98412т ;.р-((18 62,8988, кислород 118,0744, натрт(Й, .> 69 3911. ТЕПЛОВЫДЕ..(Е1»ИЯ, ИЗМЕРЯЕМЫЕ К(.»..1 ческим способам, дают зна ение ш = (1,24 + 0,02/10" jj-(/с(1", а л,:» « ПОМОЩИ а бсо(1(ЗТ(» 0 Й К»7»»«(Е (т(«т ДЕ11»З П((. т (1,23 + 0,005) ° 10 В«/см ИЗМЕРЕНИЯ TЕПт(ОВЬ((:,С-.ЛЕНИЯ ((»} -»РЗ-Вадятся Б тр(» зт»»(пс1: Х Iц и Отсу """ СТВИИ <0(iiiOOTИ 1(ЗМ PRit»T ФУНКЦИЮ f (t} .Л Р Е»1 К ТО Р В Ы В 0 Д I Т Н»1. («(О ЩН О С Т Ь 1«И З МЕРЯЮТ BP. 0.»((«»:»» 1»а(В((С(<(,1»0СТЬ Ростd. з» темпepaту-::û, лытп(сляют - =- -," »И — посc! Л» OQPQ«. c(Ма»»т-та< »"1. Р ЗМЕт (Я»(Т I(0»»TО(«;-(О :Г (1: ), <1»ту»»К»т»„.(я p Te i<1» (» . »«e".(1<И) ТЕ1(ла измеряемая н а:;e pвам Третьем этапах в<( процесса измеренпя тег(ловыделения, характеризует собой кинетику перераспреДелениЯ те((пературы I»0 а:<тинной зоне и экрану ядерного реактора в слу. чае нали »ИЯ ГР11лиаНТОВ В ппатнасти --:ЛОВЫ-,ЕЛЕНИ(т При ПрЕДЫдуЩИХ ВЫХОДаХ :-."-:а М» ((НОСТЬ рЕактаре», (та 1 QI»1 )Т»»»ie :,;=-. :.epeI» .":и температурный дрейф "-«î;;û :" I»le1eTo7. ä(»(æe после длительнОЙ Ос«ановки реакт(зра иэ-эа температурной нестабильности внешних услОВий (изменения «емпературы па»»мещеиия, отклонений в эффективности системы охлаждения активной эоны и т.д.) . Этим обусловлено увеличение тепловыделения на 1 И М этапах при отсутствии и сбросе мощности. функция утечки (натечки) тепла f(=) вычисляется по формуле 4Т т» «» т»«»» »т» I »»«») гд: - -— - т "-этап и — I (((-этап проиэат, ат cI.«. cl t падя.=- «e :.".пературы по времени на j.--0М И )1(-ЕМ ЭтаПаХ ИЗМЕРЕНИЯ, Саатветственно. С. корость утечки (натечки) тепла за . †.ределы выбранного объема должна быть меньше или сравнима со скоРОСТЬЮ ТЕ»ПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ОбЪЕМЕ ПРИ постоянной мощности реактора. .;сли производная температуры по времени на втором этапе сравнима (меньше) с производными на 1-ом и (11-e(! этапах, то функцию f(t) следуе: Определять более сложным путем, а и.;енно, используя уравнение теплолередачи. В этом случае вы исляется экстраполированная функция f(t), I Инерционность лри использовании предложенного способа измерения тепЛОВЫ .»«ОЛЕН»ИЯ ЗаВИСИТ ТОЛЬКО ОТ КОН с т 7< н = . О i. . н ых О со б е 11 нО с т е Й с ам О ГО «< т».-Л(ЕЗ 0 Д -;»(Иir!а В ТО ВРЕ((Я «<ах ::: pii:-:01(ность,=-,вестнога сгасоба з;-.(i T от тепг(оемкасти,теплопроводнасти и Гсаметри еских размеров калориметра. постоянная времени (:<вазипериод) з» числяется по формуле О»-(Cp Р где,< -термическое сопротивление изоляции между образцом и средой; М -масса Образца; Ся — удельная теплоемкость материала Образца,,((.,-(я .àëîðèìåòðà (типа (т Ст, ТМ) величина квазипериода достаточно велика и соответствует 7() - 150 + 200 с, Б предложенном способе образец Отсутствует и уменьшение ьо достигается за счет имеющегося различия в массе детекторов, которое составляет около 2-3 порядков. В реальных ус ловиях легко, мажет быть получена 6 + 10 с. В предлагаемом способе измерения тепловыделения в топливных элементах 743459 Формула изобретения и этп и = а Я зтаи Ht = Const g эл @л 9V 0 Время иэмвреяня ВИИИПИ Заказ 3367/51 Тираж;476 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ядерных реакторов по сравнению с известными способами использование малогабаритных термодатчиков позволяет проводить измерения тепловыделения не нарушая технологической структуры активной эоны, кроме того, нет необходимости изготовления калориметров, упрощается процесс измерений, обработки результатов измерений и тем самым повышается надежность полученных результатов, Кинетический способ измерения тепловыделения ядерного реактора, включающий измерение кинетики температурного поля в исследуемой точке активной эоны с последующим пересчетом ее в величину удельного тепловыделения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности и увеличения достоверности за счет непосредственного измерения тепловыделения, в центр исследуемого объема помещают термодатчик, измеряют функцию утечки (натечки) тепла за пределы выбранного объема при отсутствии мощности, выводят реактор на мощность, после чего измеряют временную зависимость изменения температуры при постоянной мощности реактора, сбрасывают мощность реактора и HQBTopHQ измеряют функцию утечки (натечки) тепла за пределы исследуемого объема и определяют тепловыделение по формуле где о> - удельная мощность тепловыат деления (-® — ); — производная температуры в а+ измеряемой точке по времени (град/c); С вЂ” молярная теплоемкость i-ro 15 элемента (кал/мол. град) 1 Ыр - число Авогадро; и„. — число ядер i-го элемента в см исследуемого объема; f(1} - функция утечки (натечки) 20 тепла за пределы исследуемого объема. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Экспериментальные исследования полей ВМ!48-H3JI5tчения и нейтронов. Под ред. Егорова Ю.А. -M., $974, с.357-385. 2. Коляда В.М.и Карасева В.С. Калориметрия излучений ядерного реактора.-М., 1974, с ° 77-117 (прототип).
