Устройство для определения тепловыделения в многоэлементном электрогенерирующем канале при петлевых испытаниях Советский патент 1993 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к реакторному эксперименту и может быть использовано при петлевых реакторных испытаниях тер- моэмисионных многоэлементных эяектро- гёнерирующих каналов (ЭГК).

Известно устройство для определения тепловыделения в многоэлементных ЭГК в виде теплофизичёского макета, по материалам и геометрии подобном петлевому устройству (ПУ) для испытаний ЭГК. Макет содержит сборку из отдельных калориметров, внутри которых размещен отдельный элемент или топливный узел ЭГК. Испытания макета проводят непосредственно перед петлевым экспериментом. Тепловыделение в каждом элементе ЭГК оп ределяется путем перенесения результатов

испытаний макета на петлевые испытания

orv . -: .СМ 1ч, -- ..:-.. ...- --

Основной недостаток - низкая точность, т.к. при относительно высокой точно- сти измерения тепловыделения в макете перенос этих измерений на петлевые испытания сопровождается большой погрешностью из-за имеющих меТсто р&зййчйи испытаний макета и ЭГК.

В качестве прототипа примем устройство в виде секционированного по числу элементов ЭГК калориметра. Оно содержит металлический корпус, внутри которого может быть размещен ЭГК, на наружной поверхности которого навита батарея из последовательно соединенных термоэлементов. Калориметр секционируется в местах напротив границ элементов с помощью термовыводов.

Основной недостаток - невысокая точность, в особенности при испытаниях в неравномерном вдоль ЭГК после тепловыделения вследствие торцевых утё- чёк тепла rip металлическому корпусу калориметра и перетечек тепла от одной секций к соседней.....-.-

Цель изобретения - устранение указан- ного недостатка, а именно: повышение точности определения тепловыделения в

элементах ЭГК при петлевых реакторных испытаниях.

Указанная цель достигается предложенным устройством для определения теп- ловыделенияв элементах многоэлементного ЗГК при петлевых испытаниях, содержащим, металлический цилиндрический корпус, выполненный с возможностбю Эазметцения внутри него элементов испытываемого ЭГК, и систему секций, число которых выбрано равным числу элементов ЭТК, расположенных на наружной боковой поверхности корпуса вдоль расположения элементов ЭГК и выполненных из последовательно Соединенных термоэлементов, отличающееся тем, что

границы секций совмещены с границами элементов ЭГК, а на наружной поверхности корпуса между секциями и по обе стороны системы секций выполнены кольцевые пазы

Шириной не более расстояния между соседними элементами в ЭГК и глубиной, равной 0,5-0,9толщины корпуса, причем каждыйиз пазов снабжен продольными ребрами жёсткости. - .-.. ..- ,.;.,;: :.. ;,. . , . ... Конструкционная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит металлический корпус 1, внутри которого может быть размещен испытываемый ЭГК 2 с последовательно соединенными элементами 3. На наружной поверхности корпуса 1 напротив места размещения ЭГК2 размещена система 4 секций 5 из последовательно соединенных термоэлементов 6. Границы 7 секций 5 совмещены с границами 8 отдельных элементов 3. Каждая секция 5 системы 4 снабжена двумя потенциометрическими зондами 9, обычно в виде термопар. Снаружи корпуса 1 между границами 7 соседних секций 5 и краев системы 4 выполнены кольцевые пазы 10 шириной In меньше расстояния между соседними элементами э, например In ч (0,3-0,8)1Э и глубиной 5П (0,5-0i9) дк.. , где б к - толщина корпуса

калориметра. ;- : - .v . , -

Внутри паза 10 размещены тонкие ребра жёсткости 11, ; ; .,;;. - .,.. . . ::.v Устройстед изготавливают следующим образом.

На корпусе 1 снаружи напротив расположения элементов 3 испытываемого ЭГК выполняется винтовая канавка, в которую через слой изоляции 12 наматываётсй цепочка последовательно соединенных термоэлементов 6, которая- снаружи также покрывается слоем изоляции 13. Границы 7 каждой секции 5 термоэлементов б совмещают с границами 8 отдельных элементов 3

ЭГК 2 и имеют потенциометрические выводы 9, выполненные в виде термопар. На границах между секциями 5 выполняют кольцевой паз 10 шириной п и глубиной

бп , т.к. кольцевой паз 10 служит для снижения аксиальных перетечек тепла по корпусу между соседними секциями и с торцов калориметра, то значения 1П и 5П выбирают максимально допустимыми. Для п - это

расстояние между секциями соседними, равное расстоянию э между соседними элементами ЭГК, Т.е. , по конструкторско- технологическим соображениям можно рекомендовать

0

5

0

5

0

5

0

5

In (0,3-0,8)1Э

Величина .6 п не может быть больше толщины корпуса 6 к , возможный диапазон, выбранный из условий как целесообразности: выполнения паза, тик и достаточной прочности корпуса, лежит в интервале (0,5- -0,9) б к . С целью сохранения жесткости корпуса в пазах 10 размещены тонкие ребра жесткости 11, которые могут быть образованы при фрезеровании паза 10 или приварены (припаями) после изготовления кольцевого паза. Толщина ребер (0,5-2) мм и их количество (3-8 определяются технологическими возможностями.

Устройство работает следующим образом. ;..;. v . - ..

После изготовления системы 4 каждая секция 5 градуируется, для чего внутрь корпуса 1 размещают секционированный по числу элементов ЭГК электронагреватель. Зная мощность секций нагревателей Wt и электрические сигналы каждой секции A Ei, регистрируемые зондами 9, определяют коэффициенты чувствительности каждой секции KI Д EI/WI. Значения Кч определяются для нескольких значений .температур Т, в результате чего получают функции Ki(T), , где п - числа элементов в ЭГК,

После градуировки внутрь корпуса 1 устанавливают ЭГК 2 с последовательно соединенными элементами 3. Устройство с ЭГК монтируют в ПУ и после необходимых проверок размещают в ячейку исследовательского реактора. Мощность реактора поднимают до рабочего значения. С помощью-зондов-термопар 9 измеряют элект- , рйческий сигнал EI и среднюю температуру 1} каждой секции калориметра. После этого Тепловую мощность каждого элемента определяют по соотношению

в -KiCrO- Et

(D

Возможно определение в и соответственно тепловыделение на единицу объема топлива или единицу поверхности эмиттера и по более сложной формуле с учетом генерируемой электроэнергии. Аналогичным образом определяют в при из- менении режимов испытаний ив процессе ресурса....-..

В качестве конкретного примера выполнения изобретения рассмотрим экспериментальный образец предложенного устройства. Он представляет собой трубку из жаропрочного металла-с наружными диаметром 28 мм, толщиной б мм и длиной 480 мм, на наружной поверхности которой на длине 320 мм были сделаны б секций кало- риметра длиной примерно 40 мм. Секция представляет собой цепочку из последовательно соединенных термоэлементов из хромеля и алюмеля квадратного сечения шириной 1-1,2 мм и суммарной толщиной не более 1 ,б мм. Цепочка через слой напы- ленной электроизоляции из окиси алюминия навита в углубления на корпусе устройства. Расстояние между секциями составляло примерно 14 мм. Между секциями и снаружи их были выточены круговые пазы шириной 9,5-10 мм и глубиной 4 мм. Каждая секция с двух краев была снабжена электрическими зондами, выполненными в виде хромель-алюминиевых термопар. По оцен- кам введение таких кольцевых пазов позво- лит снизить нерегистрируемые чувствительными элементами калориметра аксиальные перетечки тепла, в особенности

торцевые, не менее чем на порядок, что приведет к повышению точности определения тепловыделения на 3-8%.

Таким образом, предложенное устройство за счет снижения утечек тепла по торцевым частям корпуса калориметра и между его секциями позволяет повысить точность определения тепловыделения в отдельных ЭГЭ многоэлементного ЭГК.

Формула изобретения Устройство для определения тепловыделения в многоэлемёнтном электрогенери- рующеТу канале при петлевых испытаниях, содержащее металлический цилиндрический корпус, выполненный с возможностью размещения внутри него элементов испытываемого элёктрогемерирукмцего канала, и систему секций, число которых выбрано равным числу элементов канала, расположенных на наружной боковой поверхности корпуса вдоль мест расположения элементов каиаЯа и выполненных из последовательно соединеннШ термоэлементов, о т- л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности определения тепловыделения, граництй сёТкций совмещены с границами элементов канала, и .на наружной поверхности корпуса между секциями и пообе стороны системы секций выполнены кольцевые пазы шириной, не превышай - щей расстояние между соседними элементами канала, и глубиной, равной 0,5-0,9 толщины корпуса, причем каждый паз снабжен продольными ребрами жесткости.

Использование: петлевые испытания многоэлементных термоэмиссионных элек- трогенерирующих каналов. Сущность изобретения: для снижения аксиального переноса тепла вдоль корпуса электрогене- рирующего канала сделаны кольцевые пазы: снабженные ребрами жесткости. Границы измерительных секций, выполненных из последовательно соединённых термоэлементов совмещены с границами элементов электрОгенёрирующего канала. 1 ИЛ. ...:..::.. , .- . - -; .