Способ определения времени задержки от начала контакта расплава с жидкостью до парового взрыва Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 

Описание патента на изобретение SU1518778A1

Изобретение относится к методам тепло гидродинамических исследований взрывного взаимодействия расплавов веществ с жидкостями и может быть использовано в ядерной энергетике на тепловых и быстрьЕХ нейтронах, в металлургической промышленности при производстве алюминия и титана, в бумажном производстве и производстве сжиженных газов, в геофизике.

Одной из важнейших проблем безопасности ядерных энергетических установок является возможность аварийных перегревов в активной зоне реактора, например, при аварии с потерей теплоносителя.

Плавление тепловыделяющих элементов исключительно опасно для реакторов с жидкостным охлаждением, так как смешение горячего расплава с холодным жидким теплоносителем может привести к паровокь нэрыну, сопровождающемуся серьезными пов 1еждениями конструктивных элеменГ н реактора.

С момента начала контакта порции расплава с жидкостью начальный период взаимодействия носит относительно спокойный характер. В течение этого периода порция расплава, окруженная паровой (парогазовой пленкой, в компактном виде попадает в жвдкость. Он заканчивается диспергированием расплава на мелкие (преимущественный размер I О м ) частицы в результате действия некоего инициирующего механизма. Во второй фазе взаимодействия благодаря образованию громадной суммарной поверхности теплообмена расплава с жидкостью (возможно увеличение поверхности в десятки тысяч раз) как результат диспергирования наблюдается паровой взрыв. В течение тысячных долей секунды происходит интенсивная передача тепла от расплава жидкости, которая из-за рас- ишрения образующегося пара совершает механическую работу. В условиях про- мьпиленных установок эта работа может

ел

СХ)

00

ц|,чыи.-п I. P.I Ч ру MIC ПИЯ к ;i I ac i po iin UM Kii со м. П мггаб.ч ,

Время чадержкн от иачлла контакта расплана с жидкое-тг.ш до нароиого п-эрыва - один из важнейших параметров, характер1)ую1Ц(гх услония готовя- П1сгося парсшог о нзрына. Точность его (MipfДеления в чависимостн от начальных температур расплава и жидкости, давления, компактности и массы расплава, скорости входа порции расплава в жидкость, гачосодержания в жидкости и друг их факторов имеет принципиальное -значение для выяснения механизма взаимодействия.

Цель изобретения - повышение точности определения времени задержки от начала контакта порции расплава с жидкостью до начала парового взрыва.

Способ определения времени задержки от начала контакта порции расплава с жидкостью до парового взрыва (сд) основан на сош ставлении моментов начала контакта и начала парового взрыва, определяемого при помощи измерения импульса давления. Иомент начала контакта определяют не по прерыванию луча от гелийнеононого лазера, а по возникновению высокочастотных составляющих акустических шумов вскипания жидкости. При определении момента начала napoBoi o взрыва введена дополнительная операция регистрации резкого нарастания амплитуд высокочастотных составляюи1их шумов кипения, за которым непосредственно следует появление импульса давления, сопровождающего паровой взрыв.

Положительный эффект повышения точности определения времени задержки при осуществлении предлагаемого способа достигается как за счет повышения точности определения момента начала контакта лорнии расплява с жидкостью, так и за счет повышения точности определения момента начала парового взрыва.

Необходимым условием возможности регистрации момента начала теплового взаимодействия расплава с жидкостью по высокочастотным составляющим акустических щумов вскипания является наличие в спектре шумов зтих составляющих .

В случае взаимодействия расплавов с жидкостями (паровой взрыв имеет место лишь при сущсч:твснном недогрр- ве жидкос:ти до теьшературы кипен 1я)

аку г ги (е ски( шумы чн,-1ЧИ Г)МП, ингси- С ивнпсти 1чми;рируютс;я в miiiioKOM ni:.-i- патоие частот, включая ультрачвуш- пую область. Точнгк:ть определения момента начала контакта по предлагаемому способу определяется нижней гра- ничн(5Й частотой рег истрируемых акустических щумов и временем распространения звукового сиг-нала из зоны его генерации (вблизи свободной поверхности жидкости) до места установки преобразователя акустического датчика. Последнее может быть оценено из

5 известного соотношения Ьр 1/С. Так для воды при С 1,510 м/с и 1

-5

tp 2-10 с. Крутизна фронта нарастания акустического импульса определяется выбором нижней

0 частотой границы регистрируемых шу- . мов. Чем выше эта частота, тем круче фронт нарастания импульса. Характерное время нарастания импульса можно оценить из соотношения с., /2f,

5 Если, например, f 10 Г ц, то с, 1,5710 с. Суммарное время запаздывания в регистрации момента начала контакта не больше с ,- ср + ,

4.2L - т

1,8-10 с. Нижнюю частотную гра0 ницу можно выбирать переменной в зависимости от степени недогрева жидкости до температуры насыщения. Чем ьыше степень недогрева, тем меньше абсолютное значение времени задерж5 ки от начала контакта до парового

взрыва. При неизменной частотной границе регистрируемых шумов f относительная точность определения времени задержки хуже при большей степени

0 недогрева. В то же время известно, что с увеличением степени недогрева сув1ественно возрастает вклад высокочастотных составляющих в спектр шума кипения, что дает возможность увели5 чить значение нижней частотной границы f, компенсируя возможное снижение относительной точности определения момента начала контакта.

Аналогичным образом можно покаQ зать, что по предлагаемому способу точность определения момента начала парового взрыва, связанная с запаздыванием, имеет тот же порядок величины, что и при определении момента начала контакта расплава с жидкостью. Эта точность вьшге, чем при определении начала парового взрьша по способу-прототипу, как минимум, на порядок .

.1| .i. iicpur-M H I ,чл biiii aiioHjiffui, что и.ччало ii.-ipiMioru ичры.ч вызывает резкий рост лмплитуд пысокочастотных состлнляющих шумов ки 1ения, амплитуда первого импульса давления вслед эл этим через несколько тысячных долей секунды достигает величин, свидетельствующих о развитии паро вого взрыва. При этом граница, разделяющая период времени задержки и фазу парового взрыва, более четко выражена на записи составляющих в высокочастотной части спектря шумов кипения, чем на диаграмме записи импульса давления. Вместе с тем эта граница надежно идентифицируется лишь на основе сопоставления показаний обоих типов датчиков. Опережение в скорости нарастания амплитуд высокочастотных составляющих акустических шумов над скоростью роста амплитуды регистрируемого импульса давления физически вполне логично.

На фиг. 1 приведена схема установки |реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - результат определения времени задержки (tj) от начала контакта расплава с жидкостью до парового взрыва.

Установка содержит печь 1 для приготовления расплава 2 (например, олова) с заданной температурой (500- ) и его подачи в жидкость 3 (дистиллированную воду), находящуюся при заданной температуре (20-80°С) на экспериментальном участке 4.

Время задержки от начала контакта порции расплава 2 с жидкостью 3 до

786

нлчллл ib iixMsoi o нчрыва в чоно 5 измеряют путем определения момента начала контакта и определения момента начала паронсго взрыва. Момент начала контакта и момент начала парового взрыва определяют, измеряя высокочастотные составляющие акустических шумов датчиком 6 (представляющим собой

волноводный преобраэовате.чь с пьезоэлементом UTC-19 с усилителем 7, выход которого подключен к регистрирующему прибору 8.

Волновод акустического датчика был

изготовлен из стали Х18П10Т в виде цилиндрического стержня диаметром 10 мм и длиной 250 мм.

Он служит механическим фильтром, подавляющим низкочастотные составляющие спектра шума.

Предложенный способ как минимум на порядок повьпиает точность определения времени задержки парового взрыва. Он прост и дешев.

25

Формула изобретения

Способ определения времени задерж- ки от начала контакта расплава с жидкостью до парового взрыва, включающий определения моментов начала контакта и взрыва, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точ- ности определения, моменты начала

контакта и взрыва определяют соответственно по появлению и резкому нарастанию амплитуд высокочастотных составляющих шумов вскипания жидкости.

Похожие патенты SU1518778A1

название год авторы номер документа
Способ контроля кипения натрия в активной зоне быстрого реактора 1982
  • Щекотов В.Г.
  • Баков А.Т.
  • Петренко А.А.
  • Суворов В.Д.
SU1094485A1
Способ моделирования взаимодействия расплавленного ядерного топлива с теплоносителем 1988
  • Масагутов Рашид Фанавиевич
  • Косарев Александр Александрович
  • Харитонов Сергей Рафаилович
SU1501176A1
Способ определения коэффициента перехода тепловой энергии парового взрыва в механическую 1989
  • Масагутов Рашид Фанавиевич
  • Харитонов Сергей Рафаилович
SU1654733A1
Способ определения линии насыщения жидкостей 1983
  • Павлов Павел Алексеевич
  • Оконишников Георгий Борисович
SU1155926A1
Способ измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности нагретого тела и устройство для его осуществления 1988
  • Болдин Сергей Валентинович
  • Мельников Владимир Иванович
  • Аношкин Юрий Иванович
SU1628093A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДВЕСТНИКА ЦУНАМИ 2011
  • Аносов Виктор Сергеевич
  • Зверев Сергей Борисович
  • Левченко Дмитрий Герасимович
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Жильцов Николай Николаевич
  • Суконкин Сергей Яковлевич
RU2457514C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЧАЛА ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА ПОДЛОЖКИ ПРИ ВДАВЛИВАНИИ ИНДЕНТОРА В ЗАЩИТНЫЙ СЛОЙ ПОКРЫТИЯ 2022
  • Васильев Игорь Евгеньевич
  • Махутов Николай Андреевич
  • Матвиенко Юрий Григорьевич
  • Чернов Дмитрий Витальевич
  • Марченков Артём Юрьевич
RU2794947C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДВЕСТНИКА ЦУНАМИ 2005
  • Ставров Константин Георгиевич
  • Парамонов Александр Александрович
  • Аносов Виктор Сергеевич
  • Нестеров Николай Аркадьевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
RU2292569C1
УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА 2006
  • Балабаев Алексей Николаевич
  • Беляев Григорий Евгеньевич
  • Быков Юрий Петрович
  • Савин Сергей Михайлович
  • Турчин Антон Владимирович
  • Турчин Владимир Иванович
  • Шумшуров Александр Викторович
RU2326379C1
ПАССИВНО-АКТИВНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ УТЕЧЕК ГАЗА В ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СРЕДЕ 2015
  • Половинка Юрий Александрович
  • Максимов Алексей Олегович
RU2584721C1

Иллюстрации к изобретению SU 1 518 778 A1

Реферат патента 1989 года Способ определения времени задержки от начала контакта расплава с жидкостью до парового взрыва

Изобретение относится к методам теплогидравлических исследований взрывного взаимодействия расплавов веществ с жидкостями и может быть использовано в ядерной энергетике, металлургической промышленности, при производстве алюминия и титана и в геофизике. Изобретение позволяет повысить точность определения времени задержки. Способ определения времени задержки от начала контакта порции расплава с жидкостью до парового взрыва заключается в фиксировании моментов начала контакта и взрыва соответственно по появлению и резкому нарастанию амплитуд высокочастотных составляющих шумов вскипания жидкости. 2 ил.

Формула изобретения SU 1 518 778 A1

§ / Кц

1 I г

о о о о о

- о

в о о

еоЬ

фиу.

Tff

ItffllltH

WO фиг. 2

200 Время,

SU 1 518 778 A1

Авторы

Масагутов Рашид Фанавиевич

Косарев Александр Александрович

Харитонов Сергей Рафаилович

Даты

1989-10-30Публикация

1987-03-06Подача