Способ определения короткого замыкания электродов элементов при петлевых испытаниях электрогенерирующих сборок Советский патент 1993 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к термоэмисси- онному методу прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано петлевых реакторных испытаниях много-злемантных электро- генерирующих сборок (Э ГС).

Петлевые испытания являются важнейшим этапом отработки ЭГС, одной из задач которых является определение работоспособности отдельных электрогёнерйрующих элементов (ЭГЭ).

Известен способ определения факта короткого замыкания (КЗ) в отдельных ЭГЭ во время петлевых испытаний по изменениям наклона вольтамперных характеристик ШАХ) .и сравнению его с расчетными ВАХ (проэктиройание и испытания термоэмисси- онных твэлов).

Основной недостаток - низкая точ-. ность, так как аналогичное изменение наклона ВАХ может быть вызвано также поджигом внутренних и внешних разрядов,

ы

г

te

пробоем коллекторной изоляции, появлени- : с ем электропроводящих пленок на внешних гермовводах..-;. -; -. .--f

В качестве прототипа примем способ регистрации факта и координат коротких замыканий отдельных ЭГЭ и в ЭГК методом нейтронмой радиографии. Он заключается в нейтронной радиографии (просвечивании нейтронами) петлевого канала (ПК) с ЭГК сразу же после испытания (или в процессе испытания) и регистрации ширины меж- элёктродного зазора в отдельных ЭГЭ, а также перекосов, несоосйостёй и других эффектов, которые могут вызвать КЗ.

Основной недостаток - низкая точность, так как из-за расхождения пучка нейтронов и нерезкости пленки границы ЭГЭ размыта, и не всегда удается четко зарегистрировать относительно малый (0,1 -0,2 мм) зазор, что в свою очередь затрудняет идентификацию наличия или отсутствия КЗ в отXI

00

о ся

Сл

ел

дельных ЭГЭ, где зазор уменьшился, но еще полностью не выбран.

Цель изобретения - устранение указанного недостатка, а именно: повышение точности определения короткого замыкания электродов отдельных ЭГЭ и ЭГК с оксидНЫМ ТОПЛИВОМ. ..

Указанная цель достигается способом определения короткого замыкания электродов ЭГЭ лри испытаниях ЭГК, включающим нейтройну(р радиографию профиля сечений коллекторов и эмиттеров элементов, в процессе или после испытаний ЭГК, оценку факта и координату КЗ ЭГЭ, отличающийся тем, что при нейтронной радиографии измеряют в каждом ЭГЭ для не менее чем трех азимутальных сечений профиль переконденсировавшегося топлива на внутренней поверхности эмиттерной оболочки, фиксируют торцевые границы газовой полости внутри переконденсировавшегося топлива, а для Ьценки вероятности КЗ элемента используют регистрацию хотя бы в одном азимутальном сече-нии элемента внутри зафиксированных границ локального утолщения профиля переконденсировавшегося топлива, на значение, превышающее погрешность измерения ширины профиля.

Способ поясняется чертежом.

На чертеже изображен ЭГК 1 с несколькими ЭГЭ 2, один из которых 3 короткозам- кнут. ЭНЭ 2 состоит из эмиттерной оболочки 4. топливного сердечника 5, коллектора 6 и коммутационной перемычки 7. ЭГК 1, содержит коллекторную изоляцию 8, несущую трубку (чехол) 9 и токовыводы 10,

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. :

ЭГК 1 размещают в Пк, который в свою очередь загружается в ячейку исследовательского реактора. Мощность реактора по- вышают до уровня при котором тепловыделение в топливных сердечниках 5 начнет испаряться и конденсироваться на эмиттерной оболочке 4. После полной пере- конденсации топливо займет положение 11 с внутренней газовой полостью 12. В меж электродный зазор подают пар цезия. Проводят ресурсные испытания ЭГК 1 с генерированием электрической мощности, которая отводится на внешнюю нагрузку через токовыводы 10. .По различным причинам, прежде всего за счет так называемого твердого и газового распухания топлива 11 происходит деформация эмиттерной оболочки 4, и наконец, в отдельных ЭГЭ 3 эмиттер коснется коллектора 6, то есть произойдет КЗ отдельного ЭГЭ. Это вызовет локальное снижение температуры эмиттерной оболочки 4 в месте контакта с

соответствующим локальным снижением температуры топлива на границе внутренней газовой полости 12. В результате начнется переконденсация топлива 11 внутри

газовой полости 12 на участок со сниженной температурой, которая будет продолжаться до тех пор, пока температура топлива на всей границе 13 полости 12 не выравняется. В результате этого процесса произойдет

0 утолщение 14 топлива в месте локального контакта 16. которое будет тем больше, чем плотнее контакт 15 эмиттера с коллектором. После испытаний (или в перерыве между отдельными этапами испытаний) ПК извле5 кают из реактора, проводят его нейтронную радиографию, поворачивая ПК по азимуту не более 30°, на полученных нейтроногра- фических снимках измеряют распределение ширины топлива вдоль каждого ЭГЭ для

0 каждого азимутального сечения с регистрацией торцевых границ 16 и 17 газовой полости 12 и при регистрации локального утолщения 14 топлива внутри зафиксированных границ 16 и 17 регистрируют факт

5 короткого замыкания во всех ЭГЭ, для которых хотя бы в одном азимутальном сечении зафиксировано локальное утолщение топлива. Естественно, что величина утолщения должна быть больше погрешности измере0 ния ширины топлива.

Пример конкретного выполнения. Эффективность и реализуемость предлагаемого технического решения были проверены экспериментально при реакторных

5 испытаниях пятиэлементного ЭГК с вольфрамовой эмиттерной оболочкой диаметром

-10 мм и топливом VOa. В процессе испытаний

произошло изменение наклона вольтамперных характеристик, которое могло быть вы0 звано КЗ отдельных ЭГЭ, хотя это могло

быть вызвано и другими причинами. Была проведена нейтронная радиоаграфия, которая показала сильную деформацию эмит- . терной оболочки и наличие локального

5 примерно, на 0,6-0,8 мм утолщения при средней толщине около 3 мм переконденсировавшегося топлива примерно в середине одного из ЭГЗ. (При погрешности измерения ширины топлива 0,2-0,3 мм). Тем самым

0 был подтвержден факт КЗ и найдены его координаты. Последующая разделка ЭГК в горячих камерах показала, что этот ЭГЭ был коротко-замкнутым.

Таким образом, предложенный способ

5 позволяет повысит точность определения регистрации факта и координат короткозам- кнутых ЭГЭ при петлевых испытаниях ЭГК. Формула изобретения Способ определения короткого замыкания электродов элементов при петлевых ислытаниях электрогенерирующих сборок, включающий нейтронную радиографию профиля сечений коллекторов и эмиттеров каждого элемента сборки в процессе или после испытаний и оценку вероятности короткого замыкания электродов каждого из элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при испытаниях сборок с оксидным топливом, при нейтронной радиографии измеряют профиль по крайней мере трех азимутальных сечений переконденсировавшегося йа внутреннюю

0

поверхность эмиттерной оболочки оксид- ного топлива, фиксируют торцевые границы газовой полости ёнутри переконденсировавшегося топлива, а для оценки вероятности короткого замыкания элементов-используют регистрацию хоти бы в одном азимутальном сечении элемента внутри зафиксированных границ локального утолщения профиля переконденсировавшегося топлива на величину, превышающую погрешность измерения профиля топлива.

Использование: реакторные испытания многоэлементных эяектрогенбрйрующйх сборок. Сущность изобретения: после или во время испытаний проводят нейтронную радиографию электрогёнерйрующих сборок; Регистрируют профиль переконденсировавшегося оксидного топлива и границы внутренней газовой полости. При регистрации локального утолщения ширины профиля переконденсировавшегося топлива фиксируют короткое замыкание. 1 ил.