Способ коррозионно-термических испытаний

(я)5 0 01 М 17/ОО, 3/ТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 4847496/28.: зионйой среды, Цель: повышение достовер- (22) 05.07,90ности и производительности испытаний, (46) 23,12.92. Бюл, %47Сущность изобретения помещают твэл в (71) Научно-исследовательский институт: " камеру из кварца, участки испытуемого твэатомных реакторов им, В.И,Ленинала подвергают воздействию нагрева, хид- (72) Ю.М,Головченко .,: :кой и газообразной коррозионной среды и (56) Твэл реактора РБМК. - Атомная термоциклированию, Используют кольце- энергия, т.43, вып. 4, октябрь 1977, с.235-вой нагреватель, длина которого меньше 239. ;длины испытуемого гвэла и устанавливаютСередкин С,ВШулимов В.Н. Мельцерего с зазором относительно твэла на наруж- Р.Р.Ампулы с кипящей водой для облучения ной поверхности камеры или внутри нее, материалов в исследовательском реакто-: Перемещают йагреватель вдоль твэла с заре. - Вопросы атомной науки и" 1 ехники," .данной выдержкой на каждом участке, До Серия Атомное материаловедение, 1988,: . или в процессе воздействия нагрева запол- , вып, 5(30) с,3-10. няют зазор жидкой агрессивной средой и (54) СП 0 С 0 Б К 0 РРОЗИОННО-ТЕРМИЧЕ-:.:, изменяют ее уровень изменением давленияСКИХ ИСПЫТАНИЙ : : в камере. Воздействие газообразной среды (57) Изобретение относится к атомной знер- . обеспечивают пугем поддержания уровня гетике, используется,при оценке надежно- жидкой средьгна нижней границе испытуести длинномерных твэлов в условиях . мого участка; а термоциклирование осущеповышенных (аварийных) температур, приствляют периодйческим заполнением воздействии жидкой и газообразной корро- : зазора жидкой средой. 2 з.п.ф-лы, 1 йл. Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к коррозионно-термическим испытаниям облученных длинномерных тепловыделяющих элементов (твэлов) реакторов тийа ВВЭР, РБМК, БН и решает задачу оценкинадежности твэлов при их нагревании до температур, преимущественно превышающих эксплуатационйые (ава- рийные температуры), при воздействии жидкой и газообразной коррозионной среды и термоциклировании.Известен способ коррозионно-термических испытаний необлученных длинномерных твэлов реактора РБМК в вертикально расположенной камере (автоклаве) с ис" пользованием нагревателя с длиной, и ревышающей длину испытуемого твэла, включающий следующие операции; твэл помещают в автоклав; автоклав герметизируют и помещают в нвподвижную вертикально расположенную нагретую печь, имеющую длину не менее длины твэла; через автоклав пропускают по подогреваемому паропроводу водяной пар из внешнего источника пара; выдерживают твэл в сформированном коррозионно-термическом режиме заданное время; извлекают автоклав из печи, охлаждают автоклав. отсекают источник пара,17833833производят-разгерметизациВМТоклава; участки твэла осуществляют. путем перемеизвлекают твэл из автоклава,измеряют щения нагревателя вдоль твэла с заданной(изучают) эффекты автоклавирования на выдержкой на каждом участке; воздействиежидкой агрессивной среды обеспечиваютНаиболее близким аналогом, совпадаю заполнением ею зазора между нагреватещим с предлагаемым изобретением являет- лем и твэлом до или в процессе воздействияся способ, заключающийся в том, что нагрева,.воздействие газообразной средынагреванию и выдержке в парах коррозион- обеспечивают путем поддержания уровняно-активной жидкости (в парах воды) жидкой среды на нижней границе испытуе-,подвергаютгерметизированные недлинно мого участка; термоциклирование осущестмерные твэлы (отрезки, фрагменты твэлов).вляется г 1 ериодическим заполнением заЭтот способ позволяет устранить некото- зара жидкой средой выше верхней гранирые недостатки способааналога, В частно- цы испытуемого участка, при стаЦионарномсти, он обеспечивает возможность расположении нагревателя относительно. Испытывать фрагменты одного и того же 15 испытательной цилиндрической камеры (автвэла в различных "режимах, т,е."уменьшить токлава) камеру частично заполняют жидрасход дорогостоящих твэлов, уменьшить кой агрессивной средой, твэл перемещаютмассу и объем радиационно-йвзрьйбОпаС- вдсль камЕры, а перемЕщение уровня жидных продуктов. коррозии, образующийсякой среды и заполнение ею зазора осущепри "критических" испытаниях.-20 ствляют изменением давления в камере,Производительность испытаний по спо-:., для уменьшенИя поглощения стенками касобу-прототипу не тольконе возрастает, но меры подводимой к твэлу энергии от на уменьшается за счет введения дополни- гревателя и наблюдения за твэлом втельных операций по фрагментации исход- " процессе испытаний используют камеру,ного твэла и герметизации фрагментов, Во 25 например; иэ кварца, а нагреватель выполизбежание влияния герметизированных . няют кольцевым и устанавливают его наторцев фрагмента на напРяжеййбесостоя- наружной поверхности камеры; для обесние оболочки (" торцевые эффекты" ) длинапечения возможности испь 1 таний при пофрагментадолжна превышатьзначение 10-. вышенных давлениях, температурах и15 диаметров оболочки.:,:,.;,. 30 скоростях нагрева используют нагревательНевозможность сохранить во фрагмен-а виде высокочастотного электромагнитнотахтвзлов исходное давленйе исостав внут- го индуктора, который размещают внутриритвэльного газа существенно уменьшает металлической камеры й отделяют от твэла. достоверность (представительность),ин- изолирующей трубкой, например, из кварформации, получаемой в результате испыта ца,ний фрагментов длиномерного:твэла. На чертеже изображена схема устройЦель изобретения - повйшейие досто- - стра для коррозионно-термических и термоверности и производительности испыта- циклических испытаний, где 1- испытуемыйний путем перемещения вдоль испытуемогодлинномерный нефрагментированный твэл;нефрагментированного твэла нагревателя, 40 2 - длинномбрная камера (автоклав); 3 -длина которого меньше длины испытуемого уровень жидкой агрессйвной среды (воды);твэла, и уровня жидкой агрессивной среды 4 - нагреватель; 5 - испытуемый участокв зазоре между нагревателем и твэлом. твэла; 6 - верхняя крышка камеры с устройПри этом повь 1 шение достоверности ре- ствами контроля и сброса давления; 7- трузультатов испытаний обеспечивается за 45 бопровод для гидравлического соединениясчет сохранения давления и состава внутри- камеры с отдельной емкостью, содержащейтвэльной сферы в нефрагментированном . жидкую агрессивную среду; 8 - отдельнаятвэле, а повышение производительности емкость с жидкой агрессивной средой; 9 -испытаний обеспечивается за счет увели- приборы контроля давления газа; 10 - жидчения количества коррозионно-термиче кая агрессивная среда; 11 - регулятор давских и/или. термоциклических испытаний, ления газа; 12 - источник газовогопроводимых за одну загрузку камеры (авто- давления,клава). Нефрагментированный твэл 1 ядерногоПоставленная цель достигается тем, что реактора РБМК, имеющий диаметриспытаниям пЬдвергают длинномерный не Т 3,6 мм и длину 3644 мм, загружают с зазофрагментированный твэл, в котором сохра- ром в камеру 2 длиной 4000 мм; выполненняются исходное давление и состав ную из стальной трубы б х 02 = 10 Х 16 мм.внутритвэльной 1 среды используют нагре- Производят гидравлическое соединениеватель, длйна которого меньше длины испы- нижней части камеры посредством трубоптуемого твэла: воздействие нагрева на ровода 7 сотдельнойемкостью 8 объемом 21783383 10 20 30 40 ной плотности л, содержащей 1 л жидкой агрессивной среды (воды) 10. Герметизируют камеры при атмосферном давлении посредством верхней крышки 6. На расстоянии, например 2000 мм от нижней части камеры устанэв ливают с зазором нагреватель - трубчатую печь сопротивления 4 СУОЛ,25.1.1/12 МРИЗ, имеющую длины нагревателя 150 мм. Резогревают печь до достижения температуры на оболочке твэла в сечении по центру печи 1000 С, При этом на расстоянии Е = .= .ф.75 мм от центра печи(Е = О) температура оболочки твэла составляет 400 С, а на расстоянии Е = ч.175 мм от центра печи температура оболочки твэла составляет 1000 С, 15 Длина испытуемого участка 5 в данном примере составляет 350 мм,В отдельной емкости с водой создают избыточное давление газа 0,1 МПа путем ее подключения к источнику газового давления 12 через регулятор давления 11. При заданном избыточном давлении газа часть воды будет выдавлена в зазор между твэлом и стенкой камеры, т,е, частично заполнит камеру, Уровень воды 3 в камере будет на ходиться в пределах нагреваемого участка на отметке Е = -150 мм от центра печи, Температура на отметке Е. -- -150 мм составляет 180 С, что превышает температуру кипения воды при избыточном давлении 0,1 МПа, Поэтому часть воды будет испарена. Регулировкой давления газа в отдельной емкости (и, соответственно, в камере) поддерживают уровень воды в камере на отметке Е = -165 мм отцентра печи, т,е, на нижней границе испытуемого участка, где температура оболочки твэла составляет 120 С и соответствует температуре кипения воды приизбыточном давлении 0,1 МПэ. Заданные условия обеспечивают на длине нагреваемого участка градиент температуры от 1000 до 100 С и соответствующий этим температурам состав коррозионной среды - вода или водяной пар различПосле выдержки испытуемого участкатвэла в сформированном коррозионно-термическом режиме нагреватель перемещают вверх вдоль камеры (й, соответственно,вдоль твэла) на 350 мм, т,е. на новый исны туемый участок. Производят выдержку испытуемого участка в прежнем или новом коррозионно-термическом режиме.В данном примере по длине одного твэла может быть проведено за одну загрузку камеры до 10 испытанийЕще большее увеличение производительности испытаний достигается путем использования менее протяженного нагре 6вателя в виде, например, одновитковогоэлектромагнитного индуктора. При необходимости проведения испытаний при повышенных давлениях (до 15 МПа), температурах(до 180 С)А скоростях нагрева (до100 С/с) электромагнитный индуктор целесообразно размещать внутри металлической камеры и изолировать его от твэла,например, с помощью кварцевой трубки. Вэтом случае вода (пары водьг) будут заполнять зазоры между твэлом и кварцевой .трубкой, между кварцевой трубкой и нагревателем,При необходимости вести наблюденияза состоянием твэла в процессе испытаний идля умейьшения поглощения стенками камеры подводимой к твэлу энергии от нагревателя камеру (или часть камеры)выполняют из ойтически-прозрачного кварца, а нагреватель выполняют кольцевым иустанавливают на наружной поверхностикамеры.: При необходимости проведения термоциклических испытаний (резкого охлаждения испытуемого участка после еговыдержки в заданном коррозионно-термическом режиме) периодически заполняютзазор между твэлом и стенкой камеры жидкой средой (водой) путем сброса давлениянад уровнем воды в камере и/или увеличением давления газа в отдельной емкости 8,Формула изобретения1. Способ коррозионно-термических испытаний твэлов ядерных реакторов, по которому участки испытуемого твэлаподвергают воздействию нагрева и жидкойи газообразной коррозионной среды и термоциклированию, ог ли ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения достоверности ипроизводительности йспытэний, используют нагреватель, длина которого меньшедлины испытуемого твэла, устанавливаютего с зазором относительно твэла, воздейст- ."вие нагрева на участки твэла осуществляютпутем перемещения нагревателя вдоль твэла с заданной выдержкой на каждом участке; воздействие жидкой агрессивной средыобеспечивают путем поддержания уровняжидкой среды на нижней границе испытуемого участка, а термоциклирование осуществляют периодическим заполнениемзазора жидкой средой.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что используют вертикальную цилиндрическую камеру, частичнО заполняют ее агрессивной средой, твэл перемещают вдолькамеры, а перемещение уровня среды и заполнение зазора осуществляют изменением давления в камере,1783383 3. Способпопп,1 и 2, отлича ющийс я тем, что используют камеру иэ,кварца, а 5 Составитель Ю. ГоловченкоТехред М.Моргентал, Коррект ньк кто Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 Лроизводст Заказ 451 ВНИИнагреватель вьитолняют кольцевым и устанавливают на наружной поверхности камеры.