Способ определения радиационного тепловыделения Советский патент 1990 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к области калориметрических измерений радиационного тепловыделения в материалах, облучаемых в полях ионизирующих излучений, и может быть использовано в ядерной энергетике, радиационном материаловедении, в использующих ионизирующие излучения технологических процессах и т.п.

Цель изобретения - повышение достоверности определения и х-црошения за счет исключения в-тияния неидентичности конструктивных элементов калориметров .

В способе экспррнмен(а 1ьно определяют величины отношения Лононых тепловыделений дтя дчннон пари катори- метрон - коэффициент г. ТС -ПМЧЧЧРТСЯ

эта операция в следующей последовательности. Данная пара конструктивно одинаковых пустых калориметров, до загрузки в один из них (рабочий) образца, облучается в одном и том же градуировочном поле у-квантов. При этом регистрируются следующие параметры: температуры калориметров Тэ и Та, сигналы калориметров Ефа(Тв)

и la, сигналы калориметров 9 и Е(т5) (штрихованные параметры характеризуют калориметр, который в дальнейших измерениях выполняет функцию фонового калориметра, а нештрихованные параметры относятся к калори- метру, в который помещен образец, т.е. к рабочему калориметру). Тепловыделения WA и wl в материалах конструкций данной пары пустых (без образцов) калориметров, облучаемых в поле f-квантов, связаны с измеренными параметрами соотношениями вида Ифэ-(Та)-Ефа(Та);

wJa-tfTjbB&Tj ).

Э «РЭ Ч Э

где коэффициенты чувствительности рабочего -(Tj) и фонового -(Tj) калориметров к измеряемому тепловому эффекту определяются с помощью известных приемов с электрическим на- гревателем. Отсюда коэффициент (Та)-Ефэ(Тэ)

) Полученное истинное значение коэффициента SC является константой для данной пары калориметров. Мощность радиационного тепловыделения W0 в облучаемом материале рассчитывается по формуле;

w TVF(T)- SisililSi l

w.-j(T) в(т) .Е( )-(т$)

Ј$, (T )

где (Т), Т(ТГ) - коэффициенты чувс

вительности калориметров с образцом и без него; Й(Т),Е(ТГ) - сигналы, пропорциональные мощности радиационного тепловыделения D калориметрах (с образцом и без него находящихся в рабочих условиях; Т,Т т - температуры калориметров в тех же условиях. Выбор -у-квантов в качестве фактор

инициирующего фоновое тепловыделение

5 0

0

5

0

$

JQ

45

55

в процессе определения коэффициента X., обусловлен тем, что облучение v-квантами не создает наведенной ра- диактивности в материалах конструкции калориметров и, следовательно, не создает радиационно-опасных ситуаций в дальнейших манипуляциях с ними.

Пример. Два цилиндрических калориметра интегрального теплового потока идентичной конструкции (габариты каждого из использованных калориметров: длина 39 мм, диаметр наружный 10 мм; размеры внутренней полости для размещения образца: длина 20 мм, диаметр 5 мм) с образцом из сплошного стального цилиндра (длиной 19,5мм, диаметром 4,9 мм) поочередно выполняют функции рабочего и фонового калориметров, для чего образец перегружается из одного в другой калориметр, облучаются одним и тем же потоком т-квантов. Измерение проводится в двух различных точках - в центре и на краю внутренней полости облучателя.

Наиболее точный результат определения величины мощности радиационног. тепловыделения реализуется в случае, когда функции рабочего и фонового калориметров выполняет один и тот же калориметр. В этом случае коэффициент Ж точно равен единице, так как отсутствуют систематические погрешности, обусловленные технологическим несовершенством конструкционных материалов. Несмотря на достаточную точность, этот вариант с перегрузкой образцов в одном и том же калориметре имеет низкую практическую ценность, являясь неоперативным и в ряде практических важных применениях, например в полях реакторных измерений, его невозможно или весьма те шчески затруднительна- осуществить перегрузку образцов.

Использование предлагаемого ба позволяет получать достоверные данные по энерговыделению в конструкционных, делящихся н поглощающихся материалах, применяющихся в ядерных энергетических установках. Погрешность определения тепловыделения в материалах может быть уменьшена по сравнению с известными способами на 10-12%. Кроме того, способ может быть использован в системах контроля ядерных реакторов и установок, осуществляющих радиационные технологии для повышения экономичности и обеспечения безопасности при их -.эксплуатации.

51

Формула изобретения

Способ определения радиационного тепловьщеления в облучаемом материале, включающий облучение в поле потенцирующего излучения двух калориметров, в одном из которых размещен исследуемый материал, измерение электрических сигналов их термобатарей и температур, расчет искомой величины, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения и упрощения за счет исключения влияния неидентичности конструктивных элементов калориметров, перед облучением калориметров в поле ионизирующего излучения пустые калориметры помещают в поле у-излучения, измеряют электрические сигналы их те

мобатарей и температуры, а мощность W0 радиационного тепловыделения в материале рассчитывают по формуле

и -wn РГТЛ- §А$ШЈ-5Ш1,

We-4CT) Е(Т) г 1(тг

т т t т ФЗ а

«Еф (Т1) (ТГ), д25

где (Т) - коэффициент чувствитель- - ности калориметра с образцом;

0

5

0

Е(ТГ)

Г(ТТ) - коэффициент чувствительности калориметра без образца;

Е(Т) - сигнал термобатареи калориметра с исследуемым материалом;

-сигнал термобатареи калориметра без образца;

-температура калориметра с образцом;

температура калориметра без образца;

Ефэ(Тэ) - сигнал пустого калориметра, в который затем помещается исследуемый материал, в поле -излучения; Та - температура пустого калориметра в поле -излуТ - Т1

5

чения;

) - сигнал калориметра без образца в поле у-излучения;

Т- - температура калориметра без образца в поле -нз- лучения.

Изобретение относится к калориметрическим измерениям радиационного тепловыделения в материалах, облучаемых в полях ионизирующих излучений, и позволяет повысить достоверность результатов измерений тепловыделения. В способе экспериментально определяют величины отношения фоновых тепловыделений для пары калориметров. Предварительно, до загрузки в один из них образца, оба калориметра облучают в поле гамма-квантов и регистрируют температуры калориметров и сигналы, пропорциональные мощности радиационного тепловыделения в калориметрах. По измеренным параметрам определяют тепловыделения в материалах конструкций данной пары пустых калориметров. Выбор гамма-квантов в качестве фактора, инициирующего фоновое тепловыделение в процессе определения константы для данной пары калориметров, обусловлен тем, что облучение гамма-квантами не создает наведенной радиактивности в материалах конструкции калориметров и не создает радиационно-опасных ситуаций. Калориметры идентичны по конструкции и поочередно выполняют функции рабочего и фонового, для чего образец помещают то в один, то в другой калориметр и облучают одним и тем же потоком гамма-квантов. Измерения температуры проводят в центре и на краю внутренней полости облучателя. Способ позволяет уменьшить погрешность на 10-12% по сравнению с известными.