RU2680721C1 - Ampule device for the reactor studies - Google Patents
Ampule device for the reactor studies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680721C1 RU2680721C1 RU2018114487A RU2018114487A RU2680721C1 RU 2680721 C1 RU2680721 C1 RU 2680721C1 RU 2018114487 A RU2018114487 A RU 2018114487A RU 2018114487 A RU2018114487 A RU 2018114487A RU 2680721 C1 RU2680721 C1 RU 2680721C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- capsule
- samples
- ampoule
- reactor
- Prior art date
Links
- 239000003708 ampul Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 21
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010023232 Joint swelling Diseases 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 102200006538 rs121913530 Human genes 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно - к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств тепловыделяющих элементов (твэлов).The invention relates to nuclear engineering, and more specifically to ampoule irradiation devices for reactor research of the properties of fuel elements (fuel elements).
Известно экспериментальное ампульное устройство для одновременного измерения свободного распухания топлива и выхода газообразных продуктов деления (ГПД) [см. В.В. Синявский. Методы и средства экспериментальных исследований и реакторных испытаний термоэмиссионных электрогенерирующих сборок. М.: Энергоатомиздат, 2000, с. 109-111]. В этом устройстве цилиндрические топливные образцы в тонкостенных оболочках из монокристаллического молибдена последовательно размещены в капсуле, заполненной инертным газом. Полости образцов и капсулы выполнены сообщающимися для разгрузки оболочки от одностороннего давления, соединены с источником инертного газа и снабжены компенсационным объемом. Теплопередающий зазор между оболочками образца и капсулы выбран достаточно большим (~1 мм) для компенсации распухания без существенного изменения температуры топливного образца. В автономной капсуле сопровождения в составе той же ампулы размещен топливный образец для измерения выхода ГПД, который соединен газовыми коммуникациями с γ-спектрометрическим стендом. Обе эти капсулы снабжены приводами осевого перемещения для согласования условий их облучения. Ампульное устройство может включать несколько параллельных ветвей из указанных 2-х типов капсул. В этом случае капсулы каждого типа выполнены с общим компенсационным объемом и приводом осевого перемещения.Known experimental ampoule device for simultaneous measurement of free swelling of fuel and the output of gaseous fission products (GPA) [see V.V. Sinyavsky. Methods and means of experimental research and reactor testing of thermionic power generating assemblies. M .: Energoatomizdat, 2000, p. 109-111]. In this device, cylindrical fuel samples in thin-walled shells of single-crystal molybdenum are sequentially placed in a capsule filled with an inert gas. The cavity of the samples and capsules are made communicating for unloading the shell from one-sided pressure, connected to a source of inert gas and provided with a compensation volume. The heat transfer gap between the shells of the sample and capsule is chosen large enough (~ 1 mm) to compensate for swelling without a significant change in the temperature of the fuel sample. In an autonomous escort capsule as part of the same ampoule, a fuel sample is placed to measure the GPA output, which is connected by gas lines to a γ-spectrometer stand. Both of these capsules are equipped with axial displacement drives to coordinate their exposure conditions. The ampoule device may include several parallel branches of these 2 types of capsules. In this case, the capsules of each type are made with a total compensation volume and an axial displacement drive.
Однако это ампульное устройство не позволяет исследовать кинетику распухания исследуемых образцов. Недостатком аналога является также отсутствие прямого измерения температуры топлива, т.к. термометрические датчики размещены на оболочке капсулы. Кроме того, устройство не позволяет осуществлять его сборку вне вакуумной камеры без контакта исследуемых образцов с окружающей средой, т.к. не содержит временных герметизирующих заглушек емкостей с исследуемыми образцами. Это усложняет технологию сборки устройства и может привести к попаданию в исследуемые образцы кислородной среды, что недопустимо для отдельных видов топливных композиций, например, перспективного нитридного топлива.However, this ampoule device does not allow the kinetics of swelling of the samples to be studied. The disadvantage of the analogue is the lack of direct measurement of the temperature of the fuel, because thermometric sensors are placed on the capsule shell. In addition, the device does not allow its assembly outside the vacuum chamber without contact of the samples with the environment, because does not contain temporary sealing plugs for containers with test samples. This complicates the assembly technology of the device and can lead to the ingress of oxygen into the samples under study, which is unacceptable for certain types of fuel compositions, for example, promising nitride fuel.
Известно экспериментальное ампульное устройство для реакторных исследований, приведенное в работе B.C. Синявского «Методы и средства экспериментальных исследований и реакторных испытаний термоэмиссионных электрогенерирующих сборок. М.; Энергоатомиздат, 2000, с. 112. Ампульное устройство предназначено для изучения свободного распухания и совместного свелинга системы топливо-оболочка и состоит из высокотемпературной капсулы цилиндрической формы, внутри которой размещены образцы, покрытые тугоплавким металлом. Капсула снабжена газовой магистралью для заполнения инертными газами. На выходе магистрали установлены пневматические клапаны для герметизации капсулы. Капсула размещена в нержавеющей оболочке с радиальным зазором, заполненным инертным газом с различной теплопроводностью.Known experimental ampoule device for reactor research, described in B.C. Sinyavsky “Methods and means of experimental research and reactor testing of thermionic power generating assemblies. M .; Energoatomizdat, 2000, p. 112. The ampoule device is designed to study the free swelling and joint swelling of the fuel-shell system and consists of a high-temperature cylindrical capsule, inside which are placed samples coated with refractory metal. The capsule is equipped with a gas line for filling with inert gases. At the outlet of the line, pneumatic valves are installed to seal the capsule. The capsule is placed in a stainless shell with a radial gap filled with an inert gas with different thermal conductivity.
Капсула ампульного устройства снабжена датчиками нейтронного потока и температуры. Ампульное устройство позволяет облучать образцы при тепловыделении 60÷240 Вт/см3 и температурах на оболочке образцов 1600-2200К. Ампульное устройство является инструментированным и позволяет регулировать параметры облучения при испытаниях.The capsule of the ampoule device is equipped with neutron flux and temperature sensors. Ampoule device allows you to irradiate samples with heat 60 ÷ 240 W / cm 3 and temperatures on the shell of the samples 1600-2200K. The ampoule device is instrumented and allows you to adjust the exposure during testing.
Однако данное техническое решение имеет ряд недостатков:However, this technical solution has several disadvantages:
- не позволяет исследовать кинетику распухания исследуемых образцов;- does not allow to study the kinetics of swelling of the samples;
- не позволяет анализировать в ходе эксперимента газообразные продукты деления, выделяющиеся при ядерном распаде;- does not allow the analysis during the experiment of gaseous fission products released during nuclear decay;
- не позволяет измерять температуру исследуемого образца в ходе эксперимента;- does not allow measuring the temperature of the test sample during the experiment;
герметизация рабочей полости ампульного устройства осуществляется пневмоклапанами, что усложняет конструкцию и технологию изготовления устройства, кроме того, процесс разгерметизации происходит под воздействием высокого давления на рабочий элемент клапана, что предполагает наличие в испытательном стенде дополнительного оборудования, например, газовой магистрали высокого давления.the working cavity of the ampoule device is sealed by pneumatic valves, which complicates the design and manufacturing technology of the device, in addition, the depressurization process occurs under the influence of high pressure on the valve working element, which suggests the presence of additional equipment in the test bench, for example, a high-pressure gas line.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по решаемой задаче и техническому результату является ампульное устройство для реакторных исследований [Алексеев С.В., Выбыванец В.И., Гонтарь А.С., Карагозян P.M., Колесников Е.Г., Сериков B.C., Солнцева Е.С., Степанчиков П.А. Ампульное устройство для реакторных исследований, патент РФ на изобретение №2526328, МПК G12C 17/06, опубл. 20.08.2014]. Данное техническое решение по количеству совпадающих существенных признаков выбрано в качестве прототипа.The closest to the claimed technical solution for the problem and the technical result is an ampoule device for reactor research [Alekseev S.V., Vybyvanets V.I., Gontar A.S., Karagozyan PM, Kolesnikov E.G., Serikov BC, Solntseva E.S., Stepanchikov P.A. Ampoule device for reactor research, RF patent for the invention No. 2526328, IPC
Ампульное устройство предназначено для исследования кинетики выхода газообразных продуктов деления в процессе эксперимента и свободного распухания топливных образцов. Состоит из герметичной ампулы, внутри которой в цилиндрическом радиаторе расположены капсулы с исследуемыми образцами. Каждая капсула имеет возможность проточной вентиляции, что позволяет анализировать в ходе эксперимента газообразные продукты деления, выделяющиеся при ядерном распаде. Исследуемые образцы размещены в тугоплавких эластичных монокристаллических оболочках, позволяющих им свободно распухать в процессе эксперимента. Образцы также снабжены высокотемпературными термопарами, измеряющими температуру непосредственно в центре образцов, и дублирующими термопарами, имеющими длительный ресурс. Капсулы снабжены герметизирующими заглушками, позволяющими исключить контакт исследуемых образцов с окружающей средой на этапе сборки устройства.The ampoule device is designed to study the kinetics of the release of gaseous fission products during the experiment and the free swelling of fuel samples. It consists of a sealed ampoule, inside of which capsules with test samples are located in a cylindrical radiator. Each capsule has the possibility of flow ventilation, which allows us to analyze during the experiment the gaseous fission products released during nuclear decay. The samples under study are placed in refractory elastic single-crystal shells that allow them to swell freely during the experiment. The samples are also equipped with high-temperature thermocouples that measure temperature directly in the center of the samples and duplicate thermocouples with a long life. Capsules are equipped with sealing plugs that make it possible to exclude contact of the test samples with the environment at the stage of assembly of the device.
Однако это ампульное устройство позволяет измерить свободное распухание исследуемых образцов лишь после завершения эксперимента, не позволяя при этом исследовать кинетику распухания.However, this ampoule device allows one to measure the free swelling of the test samples only after the experiment is completed, while not allowing the study of the swelling kinetics.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание ампульного устройства для реакторных исследований, позволяющее исследовать кинетику распухания исследуемых образцов в процессе эксперимента.The problem to which the present invention is directed, is the creation of an ampoule device for reactor research, which allows to study the kinetics of swelling of the samples in the experiment.
Технический результат достигается тем, что в ампульном устройстве, включающем внешнюю цилиндрическую оболочку с герметизирующими торцевыми крышками, внутри которой расположена, по крайней мере, одна капсула, заключенная в герметичную оболочку и снабженная газовыми магистралями для ее проточной вентиляции, внутри капсулы расположены исследуемые образцы, помещенные в общую тонкостенную оболочку из тугоплавкого материала, согласно изобретению, каждая капсула дополнительно снабжена экраном из тугоплавкого материала, установленным коаксиально с зазорами между оболочкой капсулы и общей оболочкой с образцами, при этом величина эффективного пропускного сечения зазора между общей оболочкой с заключенными в нее образцами и экраном не превышает величину минимального пропускного сечения газовых магистралей.The technical result is achieved in that in an ampoule device including an external cylindrical shell with sealing end caps, inside of which at least one capsule is located, enclosed in a sealed shell and provided with gas lines for its flow ventilation, inside the capsule are the studied samples placed in a common thin-walled shell of refractory material, according to the invention, each capsule is additionally equipped with a screen of refractory material installed by -axial with gaps between the capsule shell and the common envelope samples, the value of the effective opening area of the gap between the common envelope with samples enclosed in it and the screen does not exceed the minimum opening area of the gas lines.
Дополнительно введенный экран, выполненный из тугоплавкого материала и установленный между оболочкой капсулы и общей оболочкой с помещенными в нее образцами, направляет поток проточного газа в зазор между экраном и общей тонкостенной оболочкой исследуемых образцов, обеспечивая возможность исследовать кинетику распухания исследуемых образцов в процессе эксперимента. Исследуемые образцы, распухая в процессе эксперимента, изменяют величину указанного зазора. При этом величина пропускного сечения указанного зазора, которая не превышает величину минимального пропускного сечения газовых магистралей, является определяющей для расхода газа при постоянном перепаде давления проточного газа на входе и выходе из магистралей. Таким образом, по изменению расхода газа можно определить кинетику распухания исследуемых образцов.An additionally introduced screen made of refractory material and installed between the capsule shell and the common shell with the samples placed in it directs the flow of flowing gas into the gap between the screen and the common thin-walled shell of the test samples, providing the opportunity to study the swelling kinetics of the test samples during the experiment. The studied samples, swelling during the experiment, change the value of the specified gap. The value of the flow cross section of the specified gap, which does not exceed the value of the minimum flow cross section of the gas lines, is decisive for the gas flow rate at a constant pressure drop of the flowing gas at the inlet and outlet of the lines. Thus, by changing the gas flow rate, it is possible to determine the kinetics of swelling of the studied samples.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором схематически изображена конструкция ампульного устройства.The essence of the claimed invention is illustrated by the drawing (Fig. 1), which schematically shows the design of the ampoule device.
Ампульное устройство состоит из цилиндрической внешней оболочки (1) с двумя торцевыми герметизирующими крышками (2, 3), цилиндрического теплоотводящего радиатора (4), установленного внутри оболочки (1) коаксиально последней. В осевых отверстиях радиатора (4), выполненных на одинаковом осевом расстоянии от торца радиатора, расположены капсулы (5) из нержавеющей стали. Каждая капсула включает в себя исследуемые тепловыделяющие образцы (6), заключенные в тонкостенную оболочку (7) из тугоплавкого материала, и экран (8) из тугоплавкого материала, установленный между оболочкой капсулы (9) и тонкостенной оболочкой (7), образующий совместно с тонкостенной оболочкой (7) зазор (10). При этом образуется зазор (11) между оболочкой капсулы (9) и экраном (8) из тугоплавкого материала, величина которого выбрана оптимальной для отвода тепла. Каждая капсула герметично соединена с газовыми магистралями (12, 13) и с оболочкой (1) ампульного устройства при помощи сильфона (14), установленного в одну из газовых магистралей. На выходе газовых магистралей установлены заглушки (15, 16), выполненные в виде втулок (17, 18). Втулка (17) имеет осевые отверстия (19, 20) для установки термодатчиков и отверстие (21) для прохода газов. Втулка (18) также снабжена отверстием (22) для прохода газов. Отверстия (21, 22) заполнены припоем из легкоплавкого материала. Герметичные чехлы (23, 24) термодатчиков установлены в осевых отверстиях (19, 20) и герметично соединены с втулкой (17), а чувствительные элементы (25) термодатчиков введены в рабочую полость (26) капсулы (5). Кроме того, в капсуле предусмотрены тарельчатые пружины (27), проставки (28), направляющая втулка (29).The ampoule device consists of a cylindrical outer shell (1) with two end sealing caps (2, 3), a cylindrical heat sink (4) installed inside the shell (1) coaxially with the latter. Stainless steel capsules (5) are located in the axial holes of the radiator (4), made at the same axial distance from the end of the radiator. Each capsule includes the studied heat-generating samples (6), enclosed in a thin-walled shell (7) of refractory material, and a screen (8) of refractory material, installed between the capsule shell (9) and the thin-walled shell (7), which forms together with the thin-walled shell shell (7) clearance (10). In this case, a gap (11) is formed between the shell of the capsule (9) and the screen (8) of refractory material, the value of which is chosen optimal for heat removal. Each capsule is hermetically connected to the gas lines (12, 13) and to the shell (1) of the ampoule device using a bellows (14) installed in one of the gas lines. At the outlet of the gas lines, plugs (15, 16) are installed, made in the form of bushings (17, 18). The sleeve (17) has axial openings (19, 20) for installing temperature sensors and an opening (21) for the passage of gases. The sleeve (18) is also provided with an opening (22) for the passage of gases. The holes (21, 22) are filled with solder made of fusible material. Sealed covers (23, 24) of the temperature sensors are installed in the axial holes (19, 20) and hermetically connected to the sleeve (17), and the sensitive elements (25) of the temperature sensors are inserted into the working cavity (26) of the capsule (5). In addition, cup springs (27), spacers (28), and a guide sleeve (29) are provided in the capsule.
На чертеже представлен вариант ампульного устройства с тремя капсулами, установленными в осевых отверстиях теплоотводящего радиатора, которые выполнены на одинаковом осевом расстоянии от торца радиатора, что дает возможность проводить испытания образцов при одинаковых потоках нейтронов в реакторе. Однако капсул может быть другое количество.The drawing shows a variant of the ampoule device with three capsules mounted in the axial holes of the heat sink, which are made at the same axial distance from the end of the radiator, which makes it possible to test samples with the same neutron flux in the reactor. However, there may be a different number of capsules.
Работа предложенного ампульного устройства осуществляется следующим образом. Ампульное устройство, в состав которого входят одна или несколько капсул с исследуемыми образцами твэлов, присоединяется к газовым коммуникациям реактора. При этом заранее осуществляется заполнение инертным газом рабочей полости капсулы, в которой расположены исследуемые образцы твэлов, временная герметизация ее при помощи легкоплавкого материала заглушек. В качестве инертного газа выбран гелий, что существенно облегчает технологию проведения контроля герметичности замкнутого изделия. Чувствительные элементы термодатчиков, расположенные в герметично введенных в полости исследуемых образцов чехлах, заводятся в газовые магистрали капсул. Соединение ампульного устройства с газовыми коммуникациями реактора осуществляется при помощи сварки. После того как газовые магистрали ампульного устройства будут герметизированы, осуществляется разрушение плавкого материала заглушек за счет нагрева мест их расположения и создания разности давлений в нужном направлении. Далее вся сборка устанавливается в ячейку реактора.The work of the proposed ampoule device is as follows. The ampoule device, which includes one or more capsules with the studied fuel elements, is connected to the gas communications of the reactor. In this case, the inert gas is filled in advance with the working cavity of the capsule, in which the studied fuel elements are located, and its temporary sealing with the help of fusible plug material. Helium was chosen as an inert gas, which greatly facilitates the technology for conducting tightness control of a closed product. The sensitive elements of the temperature sensors located in the covers hermetically inserted into the cavities of the test samples are inserted into the gas lines of the capsules. The connection of the ampoule device with the gas communications of the reactor is carried out by welding. After the gas lines of the ampoule device are sealed, the fusible material of the plugs is destroyed by heating their locations and creating a pressure difference in the desired direction. Next, the entire assembly is installed in the cell of the reactor.
При выходе устройства на номинальный режим исследуемые образцы (6) входят в контакт с тонкостенной оболочкой (7) вследствие теплового расширения. Тонкостенная оболочка образцов позволяет им свободно расширяться. Для компенсации осевого расширения образцов предусмотрены тарельчатые пружины (27). При этом между тонкостенной оболочкой (7) и экраном (8) из тугоплавкого материала остается зазор (10) для прохода газов, а между экраном (8) и оболочкой капсулы (9) остается зазор (11), обеспечивающий необходимый температурный режим испытаний образцов (6).When the device reaches the nominal mode, the studied samples (6) come into contact with a thin-walled shell (7) due to thermal expansion. The thin-walled shell of the samples allows them to expand freely. To compensate for the axial expansion of the samples, Belleville springs (27) are provided. In this case, between the thin-walled shell (7) and the shield (8) of refractory material there remains a gap (10) for the passage of gases, and between the shield (8) and the shell of the capsule (9) there remains a gap (11), which provides the necessary temperature regime for testing the samples ( 6).
Зазор (10) выбран таким образом, что величина его эффективного пропускного сечения не превышает величину минимального пропускного сечения газовых магистралей (12, 13) на момент старта эксперимента. В процессе эксперимента уменьшение величины данного зазора приводит к уменьшению пропускного сечения газовых магистралей, что позволяет контролировать распухание исследуемых образцов (6) при проточной вентиляции через газовые магистрали.The gap (10) is chosen in such a way that its effective throughput section does not exceed the minimum throughput section of the gas lines (12, 13) at the time of the start of the experiment. During the experiment, a decrease in the size of this gap leads to a decrease in the throughput cross section of the gas lines, which allows controlling the swelling of the studied samples (6) during flow ventilation through the gas lines.
Зазор (11) выбран таким образом, что его величина существенно превосходит величину зазора (10) и определяет температурный режим испытаний образцов (6), при этом изменение температуры в процессе распухания образцов не является принципиальным и укладывается в 5%.The gap (11) is chosen in such a way that its value significantly exceeds the gap (10) and determines the temperature regime of testing the samples (6), while the temperature change during swelling of the samples is not fundamental and fits into 5%.
Пример конкретного осуществления.An example of a specific implementation.
Разработана конструкция ампульного устройства для испытания топливных образцов диоксида и карбонитрида урана в реакторе ИВВ-2М.The design of an ampoule device for testing fuel samples of uranium dioxide and carbonitride in an IVV-2M reactor has been developed.
Ампульное устройство содержит оболочку из нержавеющей стали толщиной 1 мм и диаметром 58 мм, две торцевые крышки с отверстиями для газовых магистралей, алюминиевый цилиндрический радиатор с выполненными в нем тремя осевыми отверстиями, в которых расположены капсулы. Каждая капсула имеет оболочку из нержавеющей стали толщиной 1 мм, в которую помещены исследуемые топливные образцы в тонкостенной оболочке из тугоплавкого материала, две торцевые крышки с герметично присоединенными к ним газовыми магистралями из нержавеющей стали. В одну из капсул, в которой будут исследоваться образцы из диоксида урана, установлен экран. Экран выполнен из монокристаллического вольфрама толщиной 0,2 мм. При этом величина зазора между тонкостенной оболочкой исследуемого образца и экраном из монокристаллического вольфрама составляет 0,3 мм, величина зазора между экраном и оболочкой капсулы -1,05 мм. Оба зазора в процессе эксперимента заполнены неоном при давлении 105 Па. Исследуемые топливные образцы диаметром 6 мм и суммарной длиной 35 мм установлены в тонкостенную оболочку из монокристаллического вольфрама толщиной 0,2 мм с зазором 30 мкм. Один из термодатчиков введен в центр секции топливных образцов. Каждая секция может включать от 2-х и более топливных образцов, содержащих однотипное топливо, и находящихся в процессе испытаний в равных температурных условиях. Второй термодатчик расположен за пределами исследуемого образца, контактирует с оболочкой через проставку из молибдена и служит для контроля температуры тонкостенной оболочки исследуемого образца. В каждой газовой магистрали установлена втулка с осевым отверстием диаметром 3,2 мм, заполненным легкоплавким припоем ПОС61 для временной герметизации капсулы. Причем, одна из втулок снабжена двумя дополнительными отверстиями диаметрами 2 и 1,5 мм, в которые впаяны чехлы термодатчиков, выполненные из молибдена и нержавеющей стали. Оболочки капсул соединены с оболочкой ампульного устройства через сильфоны из нержавеющей стали. Для компенсации осевого расширения исследуемых топливных образцов введены тарельчатые пружины из сплава ВР-27.The ampoule device contains a stainless steel shell with a thickness of 1 mm and a diameter of 58 mm, two end caps with openings for gas lines, an aluminum cylindrical radiator with three axial openings made in it, in which the capsules are located. Each capsule has a
Конструкция ампульного устройства позволяет измерить кинетику распухания исследуемых топливных образцов в процессе эксперимента.The design of the ampoule device makes it possible to measure the kinetics of swelling of the studied fuel samples during the experiment.
Также, конструкция ампульного устройства позволяет осуществить полную сборку при условии отсутствия контакта исследуемых образцов с кислородом.Also, the design of the ampoule device allows for complete assembly, provided that there is no contact of the test samples with oxygen.
Система позволяет транспортировать газообразные продукты деления к анализирующему стенду реактора путем осуществления проточной вентиляции рабочей полости капсулы через газовые магистрали. Это дает возможность анализировать выделяющиеся в ходе эксперимента ГПД.The system allows the transport of gaseous fission products to the analyzing stand of the reactor by means of flow ventilation of the working cavity of the capsule through the gas lines. This makes it possible to analyze the GPA released during the experiment.
Ампульное устройство позволяет одновременно в одинаковых условиях испытывать несколько секций исследуемых образцов в автономных капсулах, расположенных в теплоотводящем радиаторе на одном осевом расстоянии от торца радиатора, соответственно - на одном уровне активной зоны реактора.The ampoule device allows simultaneously under identical conditions to test several sections of the test samples in autonomous capsules located in the heat sink radiator at the same axial distance from the end of the radiator, respectively - at the same level of the reactor core.
После окончания испытаний при проведении послереакторных исследований капсул непосредственное измерение геометрии исследуемых образцов позволит оценивать изменение размеров в конкретных условиях облучения.After testing, when conducting post-reactor studies of capsules, a direct measurement of the geometry of the test samples will allow us to evaluate the change in size under specific irradiation conditions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018114487A RU2680721C1 (en) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | Ampule device for the reactor studies |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018114487A RU2680721C1 (en) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | Ampule device for the reactor studies |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680721C1 true RU2680721C1 (en) | 2019-02-26 |
Family
ID=65479373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018114487A RU2680721C1 (en) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | Ampule device for the reactor studies |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680721C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2781552C1 (en) * | 2022-03-16 | 2022-10-13 | Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") | Ampoule irradiation device for reactor research |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4196047A (en) * | 1978-02-17 | 1980-04-01 | The Babcock & Wilcox Company | Irradiation surveillance specimen assembly |
| JPS6039200B2 (en) * | 1977-12-16 | 1985-09-04 | 株式会社東芝 | Capsule for irradiation test |
| RU2494480C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Test method of materials in nuclear reactor |
| RU2526328C1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Ampoule device for in-reactor analysis |
-
2018
- 2018-04-19 RU RU2018114487A patent/RU2680721C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6039200B2 (en) * | 1977-12-16 | 1985-09-04 | 株式会社東芝 | Capsule for irradiation test |
| US4196047A (en) * | 1978-02-17 | 1980-04-01 | The Babcock & Wilcox Company | Irradiation surveillance specimen assembly |
| RU2494480C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Test method of materials in nuclear reactor |
| RU2526328C1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Ampoule device for in-reactor analysis |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2781552C1 (en) * | 2022-03-16 | 2022-10-13 | Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") | Ampoule irradiation device for reactor research |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100423739B1 (en) | Instrumented Capsule for Materials Irradiation Tests in Research Reactor | |
| EP1887341A1 (en) | Method and system for producing stress corrosion cracking | |
| CN103971765B (en) | A kind of for the metal material irradiation system in reactor | |
| JPH0365696A (en) | In-fixed type reactor calibrating apparatus for thermal neutron detector of boiling water reactor | |
| US5220824A (en) | High temperature, tube burst test apparatus | |
| RU2680721C1 (en) | Ampule device for the reactor studies | |
| CN111781059A (en) | Creep irradiation device suitable for stress static loading | |
| US5012672A (en) | Hydrogen gas sensor and method of manufacture | |
| RU2526328C1 (en) | Ampoule device for in-reactor analysis | |
| Fütterer et al. | Results of AVR fuel pebble irradiation at increased temperature and burn-up in the HFR Petten | |
| CN218848014U (en) | Test system for high-burnup fuel rod bulging blasting | |
| KR101358927B1 (en) | Irradiation capsule for an improved temperature control by using a liquid and solid thermal media | |
| US3719555A (en) | Irradiation test facility | |
| RU2533749C1 (en) | Device for testing materials in nuclear reactor | |
| US3996465A (en) | Test rig for subjecting specimens to high temperature behavior tests | |
| Ianakiev et al. | New generation enrichment monitoring technology for gas centrifuge enrichment plants | |
| RU2781552C1 (en) | Ampoule irradiation device for reactor research | |
| RU2510537C1 (en) | Device for testing materials in nuclear reactor | |
| JP3822886B2 (en) | Tag gas sealing device for internal pressure creep test piece | |
| KR20100005403A (en) | Instrumented capsule for irradiation test of material on or hole of research reactor | |
| JP2966333B2 (en) | Internal pressure creep rupture detector | |
| Fütterer et al. | Irradiation results of AVR fuel pebbles at increased temperature and burn-up in the HFR Petten | |
| US20240068913A1 (en) | Gas and sample extraction system for high-temperature irradiated samples of molten salt, radiopharmaceutical, tritium gas, and noble gas production | |
| RU2525678C2 (en) | Device to test materials in nuclear reactor | |
| US11633806B1 (en) | Method to fill heat pipe arrays |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200420 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210906 |