НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЕТЛЯ ДЛЯ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Советский патент 1972 года по МПК G21C3/04 

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к низкотемпературным петлям для ядерных исследований.

В низкотемпературных петлях для ядерных исследований искусственно циркулирующий в замкнутом контуре газообразный теплоноситель (гелий) вне зоны облучения, в теплообменнике, охлаждается жидким хладагентом, затем в зоне облучения, в рабочей камере канала-криостата, охлаждает стенки камеры и помещенные в нее образец и датчик.

Б известных низкотемпературных петлях для ядерных исследований канал-криостат и теплообменник представляют собой два отдельных узла, соединенных трубопроводами, в результате чего теплоноситель проходит большое расстояние от теплообменника до камеры и значительно нагревается.

Кроме этого, в этих установках теплоноситель поступает в камеру с одного конца и до обдува образца нагревается за счет тепла радиационного нагрева той части камеры, и тех делителей помещенного в нее датчика, которые находятся на пути движения теплоносителя к образцу. Это особенно чувствуется при большой мощности излучения и громоздком датчике.

ем расхода теплоносителя, а расход хладагента постоянный.

В предлагаемой установке указанные недостатки устранены благодаря тому, что теп.оообменник размещен в вакуумной рубашке канала-криостата на минимальном расстоянии от камеры, определяемом толщиной необходимой радиационной защиты. Для ввода теплоносителя в камеру предусмотрено отверстие

на уровне центра активной зоны против места расположения образца. Для вывода теплоносителя имеются два отверстия, расположенных на концах рабочей камеры по обе стороны от входного отверстия. Система подачи хладагента снабжена устройствами для регулирования и контроля его расхода.

На чертеже показана принципиальная схема низкотемпературной петли для ядерных исследований.

Канал-криостат низкотемпературной петли помещен в бак реактора. Б 1, который является вакуумной рубашкой канала-криостата, установлены рабочая камера 2 и теплообменник 3. Рабочая камера находится в

облучаемой части канала-криостата, а теплообменник - в части, защищаемой от облучения посредством блока 4 радиационной защиты. Канал 5 предусмотрен для загрузки в рабочую камеру образца 6 и датчика 7.

проникновение излучения в зал реактора через загрузочный канал. Для подвода циркулирующего тенлоносителя в рабочую камеру имеется трубопровод 9, соединенный с нею на уровне центра активной зоны, а с теплообменНИКОМ - в его наиболее холодной части, в точке подачи жидкого хладагента. Трубопровод 10 для вывода теплоносителя из рабочей камеры соединен с нею двумя отверстиями на верхнем и нижнем концах рабочей камеры, а с теплообменником - в точке соответствующего температурного уровня с целью использования остаточного холода обратного потока теплоносителя. Трубопровод 10 служит экраном трубопровода 9 от теплового излучения.

Система искусственной циркуляции газообразного теплоносителя состоит из компрессора /У и газгольдера 12, которые соединяются с каналом-криостатом трубопроводами 13. Для регулировки расхода теплоносителя служит вентиль 14, для его контроля - расходомер 15.

Система подачи хладагента состоит из сосуда 16 с жидким хладагентом, соединенного с каналом-криостатом переливалкой 17, и насоса 18 для откачки паров хладагента, соединенного с каналом-криостатом трубопроводом 19. Для регулировки расхода хладагепта служит вентиль 20, а для его контроля - расходомер 21. Переливалка 22 предусмотрена для паполнения сосуда 16 жидким хладагентом.

Петля работает следующим образом.

Образец с датчиком подвешивают на пробке 8 и через загрузочный канал 5 опускают в рабочую камеру 2 с таким расчетом, чтобы центр образца оказался на уровне ввода теплоносителя в камеру. При таком расположении образец охлаждается свежим потоком циркулирующего теплоносителя и облучается наиболее интенсивно. После этого внутреннюю систему петли откачивают, и из газгольдера 12 запускают в нее теплоноситель. Сосуд 16 наполняют жидким хладагентом. Затем включают компрессор // и насос 18, в результате чего начинается циркуляция теплоносителя и подача жидкого хладагента. После этого с помощью вентиля 14 устанавливают требуемый расход теплоносителя, а изменением расхода хладагента с помощью вентиля 20-желаемую температуру образца.

Плавное охлаждение или нагревание образца обеспечивают изменением расхода теплоносителя и хладагента поочередно или одновременно.

Описанная низкотемпературная петля дает возможность понизить предельную температуру охлаждения образца па 5-40°С в зависимости от условий эксперимента и плавно регулировать температуру образца от низкой до комнатной.

Предмет изобретения

1.Пизкотемпературная петля для ядерных исследований, содержащая канал-криостат с рабочей камерой для исследуемого образца в зоне реакторного излучения, теплообменник с жидким хладагентом вне зоны излучения, систему искусственной циркуляции теплоносителя и систему подачи хладагента, отличающаяся тем, что, с целью повыщения плавности регулирования температуры образца и эффективпости его охлаждения, теплообменник размещен в канале-криостате непосредственно за блоками радиационной защиты, а рабочая камера выполнена с отверстиями; одно для ввода теплоносителя на уровне центра образца и два, по одному на верхнем и нижнем ее концах, для вывода теплоносителя.

2.Пизкотемнератур 1ая петля по п. 1, отличающаяся тем, что система циркуляции хладагента снабжена устройствами для регулирования и контроля его расхода.