СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОХОДИМОСТИ ТВС С ЧЕХЛОВОЙ ТРУБОЙ Российский патент 2023 года по МПК G21C17/00 

Изобретение относится к области производства тепловыделяющих сборок (далее - ТВС) и может быть применено на объектах ядерного топливного цикла.

Известна тепловыделяющая сборка атомного реактора на быстрых нейтронах, содержащая головку, хвостовик, чехловую трубу с размещенным в ней пучком твэлов с проволочным дистанционированием и вытеснители, расположенные на внутренней поверхности чехловой трубы между пристеночными твэлами и закрепленные на верхнем конце чехловой трубы, при этом, с целью повышения эксплуатационной надежности за счет сохранения размерной стабильности периферийных проходных сечений по теплоносителю, в чехловой трубе ниже пучка твэлов установлен дистанционирующий элемент, жестко связанный с чехловой трубой и имеющий пазы, обращенные к внутренней поверхности чехловой трубы, а нижние концы вытеснителей зафиксированы в пазах дистанционирующего элемента. (А.с. СССР №1685195, заявка: №894681511, 24.04.1989, МПК: G21C 3/32 (1995.01).

Недостатком является значительный объем исследований для определения пригодности ТВС при дальнейшей эксплуатации.

Известна установка («НЗХК - инжиниринг») контроля проходимости ТВС с чехловой трубой, в которой при заданном давлении и температуре воздуха определяется его расход через ТВС и по значению расхода делается заключение о проходимости ТВС (https://www.nccp-eng.ru/projects/ - прототип).

Недостаток данной установки - зависимость расхода от давления и температуры воздуха, что требует большого объема предварительных экспериментальных исследований для построения зависимостей расхода от давления и температуры для эталонных ТВС с заданной проходимостью ТВС.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа контроля проходимости ТВС с чехловой трубой, применение которого позволит значительно сократить объем предварительных исследований для определения пригодности ТВС при дальнейшей эксплуатации, и, в конечном итоге, удешевить проведение испытаний и всей ТВС в целом.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе контроля проходимости ТВС с чехловой трубой, заключающемся в установке ТВС в опорном устройстве, продувке ТВС воздухом с определением расхода воздуха через нее и контроле полученных результатов, согласно изобретению, до продувки определяют реакцию ТВС на опорное устройство, затем определяют реакцию при продувке ТВС, по значениям разности полученных значений реакций, расходу воздуха через ТВС, его температуре и давлению на входе и паспортному значению внутреннего сечения ТВС, определяют значение коэффициента внутреннего аэродинамического сопротивления и по нему определяют пригодность ТВС.

В предложенном техническом решении оценка коэффициента внутреннего аэродинамического сопротивления ТВС производится через контроль скоростного напора и внутреннего «лобового» сопротивления:

где F - сила «лобового» сопротивления ТВС;

Q - скоростной напор;

S - площадь внутреннего миделевого сечения ТВС.

Скоростной (аэродинамический) напор вычисляется по формуле:

где ν - скорость воздушного потока;

ρ - плотность воздуха, кг/м³.

Скорость воздушного потока определяется следующим образом:

где q_p - расход воздуха, измеряемый расходомером;

S_p - площадь сечения расходомера;

ρ=ƒ(Т°С, Р) - плотность воздуха как функция температуры и давления на входе в ТВС.

Сила «лобового» сопротивления определяется как разность реакции ТВС на опору при q_p=0 и q_p=q_РЭ:

и вычисляется по показаниям аэродинамических весов.

Здесь измеряемые величины:

G₀ - исходный вес ТВС;

- вес при продувке;

Р - давление воздуха на входе в ТВС;

Т°С - температура воздуха на входе в ТВС;

q_p - расход воздуха через ТВС.

Промежуточные вычисляемые величины:

ρ₁=ƒ(Т°С, Р) - плотность воздуха на входе в ТВС.

Расчетные величины:

S - площадь внутреннего миделевого сечения ТВС с учетом числа Рейнольдса.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 показана схема, поясняющая реализацию предложенного способа контроля.

На фиг. 1 показаны и обозначены следующие основные элементы предложенной схемы:

1 - контролируемая ТВС;

2 - посадочное гнездо;

3 - датчики веса;

4 - пневмоманжета;

5 - сильфон;

6 - датчик давления;

7 - датчик температуры;

8 - датчик расхода;

9 - клапан пневматический;

D - диаметр реторты;

D₁ - диаметр ТВС;

α - угол между посадочными фасками под ТВС.

Предложенный способ контроля может быть реализован при помощи следующего устройства.

Контролируемая ТВС 1 устанавливается в посадочное гнездо 2, размещаемое на датчиках веса 3. Хвостовик ТВС при этом входит в пневмоманжету, соединяемую с воздушной напорной магистралью гибким шлангом, и обеспечивающую герметизацию хвостовика ТВС для исключения прорыва, подаваемого при продувке ТВС воздуха. С целью минимизации влияния на взвешивание трубопровода подачи воздуха, пневмоманжета 4 соединена с магистралью продувки при помощи податливого сильфона 5.

Давление и температура продуваемого воздуха на входе измеряется - датчиком давления 6 и датчиком температуры 7, а его расход измеряется датчиком расхода 8.

Подача воздуха от магистрали обеспечивается пневматическим клапаном 9.

Предложенный способ контроля при помощи указанного устройства может быть реализован следующим образом.

ТВС устанавливают в посадочное гнездо 2 и подают давление Р₀ на пневмоманжету 4. Определяют значение G₀ по показаниям датчиков веса. Далее открывают клапан пневматический 9 и выполняют измерение q, Р и Т°С для продувочного воздуха. Осуществляют измерение G_q по показаниям датчиков веса. По полученным данным вычисляют . Проводят анализ полученных величин , q, Т°C, Р и по результатам анализа , q, Т°C, Р принимают решение о пригодности ТВС или его выбраковке.

Использование предложенного технического решения позволит создать способ контроля проходимости ТВС с чехловой трубой, применение которого позволит значительно сократить объем предварительных исследований для определения пригодности ТВС для дальнейшей эксплуатации, и, в конечном итоге, удешевить проведение испытаний и всей ТВС в целом.

Изобретение относится способу контроля проходимости тепловыделяющих сборок (далее - ТВС) с чехловой трубой и может быть применено на объектах использования атомной энергии. Способ заключается в установке ТВС в опорном устройстве, продувке ТВС воздухом с определением расхода воздуха через нее и контроле полученных результатов. До продувки определяют реакцию ТВС на опорное устройство, затем определяют реакцию при продувке ТВС, по значениям разности полученных значений реакций, расходу воздуха через ТВС, его температуре и давлению на входе и паспортному значению внутреннего сечения ТВС определяют значение коэффициента внутреннего аэродинамического сопротивления и по нему определяют пригодность ТВС. Техническим результатом является возможность сокращения объема предварительных исследований для определения пригодности ТВС к эксплуатации. 1 ил.

Способ контроля проходимости ТВС с чехловой трубой, заключающийся в установке ТВС в опорном устройстве, продувке ТВС воздухом с определением расхода воздуха через нее и контроле полученных результатов, отличающийся тем, что до продувки определяют реакцию ТВС на опорное устройство, затем определяют реакцию при продувке ТВС, по значениям разности полученных значений реакций, расходу воздуха через ТВС, его температуре и давлению на входе и паспортному значению внутреннего сечения ТВС определяют значение коэффициента внутреннего аэродинамического сопротивления и по нему определяют пригодность ТВС.