·  автоматизированная установку гамма-спектрометрических исследований облученных твэлов разрешением по длине активной части ~1 мм и определения линейного накопления осколков деления (глубины выгорания топлива) в защитной камере реактора МИР. М1.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены:

·  на V Российской конференции по реакторному материаловедению, г. Димитровград, Россия, май 1997г.;

·  на международной конференции «Теплофизика-2001», г. Обнинск, Россия, май 2001г.;

·  на XII ежегодной конференции Ядерного Общества России «Исследовательские реакторы: наука и высокие технологии», г. Димитровград, Россия, июнь 2001г.;

·  на 6-ой Международной тематической конференции по обращению с топливом исследовательских реакторов, Гент, Бельгия, март 2002г.;

·  на отраслевом совещании «Использование и эксплуатация исследовательских реакторов», г. Димитровград, Россия, июнь 2004г.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 печатных работах, всего по тематике диссертации выпущено 18 научных публикаций.

Личный вклад:

·  автор разработал методические основы расчета тепловой мощности твэлов и ТВС в рабочих и экспериментальных каналах реактора МИР. М1 с наиболее полным учётом всех компонент поглощенной энергии реакторного излучения, а также теплообмена между каналами и бассейном реактора;

·  разработал и внедрил методики определения тепловой мощности и выгорания топлива в рабочих ТВС реактора МИР. М1, определения тепловой мощности и линейного энерговыделения в твэлах при испытании топлива в экспериментальных каналах водных петель реактора МИР. М1, определения выгорания и накопления осколков деления гамма-спектрометрическим методом с учётом самопоглощения гамма-квантов в твэлах;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

·  разработал схему и участвовал в создании автоматизированной установки гамма-спектрометрических исследований твэлов;

·  разработал алгоритмы и осуществлял техническое руководство при внедрении алгоритмов автоматизированного расчета и регистрации мощности энерговыделения и тепловыделения в рабочих ТВС в информационно-измерительную систему реактора;

·  непосредственно участвовал в проведении реакторных испытаний и послереакторных исследований топлива различного типа в реакторе МИР с использованием созданных методик в качестве ответственного исполнителя, научного или технического руководителя экспериментов.

Совместно с автором в разработке и усовершенствовании методик принимали участие сотрудниками научно-исследовательского института атомных реакторов: , , и др.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста, включая 10 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 91 наименования, состоит из введения, 5 глав и выводов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности работы, сформулирована её цель и сущность разрабатываемых методик.

В первой главе проведен литературный обзор испытательных исследовательских реакторов, методов определения энерговыделения и выгорания топлива.

Во второй главе представлены конструктивные особенности активной зоны и экспериментальных каналов реактора МИР. М1, предназначенных для испытаний топлива ЯЭУ. Описаны средства контроля основных технологических параметров реактора и петлевых установок, методы определения тепловой мощности и глубины выгорания топлива в экспериментальных и рабочих каналах реактора.

По физической сущности реактор МИР. М1 – тепловой гетерогенный реактор с замедлителем и отражателем из металлического бериллия. Поперечное сечение реактора с основными элементами активной зоны показано на рис.1.

По конструктивному типу реактор МИР. М1 является канальным, который установлен в бассейне с водой. Каркас активной зоны сформирован из шестигранных бериллиевых блоков с размером под ключ 148,5 мм, установленных по треугольной решётке с зазорами между ними по 1,5 мм. В центральных осевых отверстиях блоков устанавливаются корпуса каналов для размещения рабочих ТВС (37шт); перемещаемых, комбинированных с поглотителем, рабочих ТВС (12шт); экспериментальных каналов (11шт). Направляющие трубы для размещения органов СУЗ расположены в отверстиях между соседними бериллиевыми блоками. Каждый экспериментальный канал окружён шестью каналами с рабочими ТВС и (3÷5) органами регулирования. Варьированием выгорания рабочих ТВС при перегрузках и положением органов регулирования вокруг экспериментальных ячеек обеспечивается возможность одновременного поддержания условий испытаний практически во всех экспериментальных каналах.

Другой важной особенностью реактора МИР. М1 является то, что рабочие и экспериментальные ТВС располагаются в отдельных каналах и теплоноситель подается независимо в каждый канал. На подводящих и отводящих теплоноситель трубопроводах, как рабочих, так и петлевых каналов, установлены датчики измерения давления, температуры и расхода. Таким образом, для определения тепловой мощности экспериментальных и рабочих каналов при проектировании реактора конструктивно был заложен метод теплового баланса (МТБ), основанный на измерении параметров теплоносителя на входе и выходе в каналы. В связи с тем, что активная зона реактора с рабочими и экспериментальными каналами и их подводящими и отводящими трубопроводами расположена в бассейне с водой, в методе теплового баланса для определения мощности энерговыделения каналов учитывались тепловые потери в бассейн реактора от каналов с трубопроводами. При этом постулировалось, что энерговыделение в каналах полностью обусловлено поглощенной энергией излучений генерируемых делением топлива в этих каналах, а доля остального реакторного излучения пренебрежимо мала или компенсируется уносом части энергии из канала фотонами и нейтронами. Для частных случаев, когда мощность энерговыделения, а также физический и материальный состав каналов реактора подобен, мощность энерговыделения в каналах может отличаться не значительно от мощности тепловыделения твэлов в этих каналах. Так как при этих случаях обеспечиваются условия симметричного обмена энергией между каналами за счет фотонов и нейтронов. Известно, что при делении одного ядра урана 235 выделяется ~204 МэВ энергии из них: ~165 МэВ – кинетическая энергия осколков деления, ~9 МэВ – энергия β-частиц, ~5 МэВ – энергия нейтронов, ~15 МэВ – энергия мгновенного и запаздывающего γ‑излучений, ~10 МэВ – энергия нейтрино. Длина свободного пробега осколков деления и заряженных α- и β-частиц в топливной композиции значительно меньше размеров твэлов ядерных реакторов, соответственно, их энергия полностью выделяется в объеме твэла. Нейтроны и фотоны имеют значительно большую длину свободного пробега чем размеры твэлов, поэтому они теряют энергию в пределах всей активной зоны, включая отражатель. Как видим, доля энерговыделения приходящаяся на фотоны и нейтроны составляет ~ 10 % на акт деления, поэтому в случае значительного отличия материального и физического состава каналов необходимо учитывать взаимное энерговыделение в каналах за счет проникающих компонент поглощаемой энергии реакторного излучения с учетом геометрических и физических особенностей каналов. Для наглядности можно привести следующий пример – исследование поведения топлива при глубоких выгораниях в экспериментах с моделированием режимов с циклическим изменением мощности или аварийных ситуаций, как правило, проводится в специальных инструментованных облучательных устройствах с единичными количествами твэлов с остаточным содержанием топлива при этом масса конструкционных материалов может превосходить массу делящихся изотопов на два порядка и более, поэтому в таких случаях мощность энерговыделения за счет фотонного и нейтронного реакторного излучения может существенно превосходить мощность энерговыделения за счет деления топлива в экспериментальном канале.

На рис. 2 представлена принципиальная схема проведения петлевых испытаний экспериментальных тепловыделяющих сборок (ЭТВС) в реакторе МИР на которой показан а функциональная роль и место этих методик.


Рис. 2 - Схема проведения петлевых испытаний в реакторе МИР

В третьей главе диссертации изложена усовершенствованная методика расчета тепловой мощности твэлов в экспериментальных петлевых каналах (ПК) реактора МИР. М1 на основе метода теплового баланса. Методика определения суммарной тепловой мощности твэлов в ЭТВС учитывает:

- изменение энтальпии, определяемую по значениям расхода и термодинамических параметров теплоносителя, на входе и выходе в канал;

- тепловые потери на гидравлическом тракте между точками контроля параметров на входе и выходе из ПК, которые включают конвективную и излучательную составляющие теплопередачи от канала в окружающую среду, а также изменение энтальпии за счет трения и потери давления в канале;

- радиационное тепловыделение в конструкционных материалах ПК и ОУ.

Схема метода теплового баланса представлена на рис. 3.


Рис. 3 Схема МТБ

NЭТВС определяется по следующей формуле:

,

где: – мощность, определяемая с использованием показаний приборов ПУ для контроля параметров теплоносителя;

Di = f (DT, P) – приращение энтальпии;

Р – давление теплоносителя на выходе из ПК;

DT – подогрев теплоносителя;

– фактический расход теплоносителя через ПК:

Q* – значение расхода по прибору;

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5