19946

Комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления

Лекция

Физика

Рассмотреть комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления, взаимосвязи его систем с облучательными устройствами и испытуемыми образцами. Обратить внимание на унификацию узлов установок, их объединение в облучательное устройство в зависимости от поставленных задач. Представить схему измерений комплекса и его элементы, параметры при испытании топливных композиций. Познакомить слушателей с газовым стендом, спектрометрическим комплексом и электроосадителем.

Русский

2013-08-13

329.83 KB

0 чел.

Конспект занятия 18.

Цель.

   

   Рассмотреть комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления, взаимосвязи  его систем  с облучательными устройствами и испытуемыми образцами. Обратить внимание на унификацию узлов  установок, их объединение в облучательное устройство в зависимости от поставленных задач. Представить схему измерений комплекса и его элементы, параметры при испытании топливных композиций. Познакомить слушателей с газовым стендом, спектрометрическим комплексом и электроосадителем.

План.

1. Комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления.

2. Унификация узлов  установок, их объединение в облучательное устройство в зависимости от поставленных задач.

3. Схема измерений комплекса. Газовый стенд, спектрометрический комплекс и электроосадитель.

    При проектировании комплекса испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления основное внимание было обращено на конструктивное оформление основного узла установки – высокотемпературной камеры для испытаний.

Учитывая специфику реакторных испытаний на ИРТ – МИФИ, где необходимые температурные режимы для исследования керамического ядерного горючего достигаются при использовании внешнего нагревателя, что и определяет временной ресурс реакторной установки. В основу конструкций реакторных устройств был положен принцип унификации отдельных узлов высокотемпературной реакторной камеры. Для всех установок типа «Крип-ВТ» (установка для исследования радиационной ползучести), «Приз» (установка для исследования ГПД при высоких температурах), «Каприз-ВТ» (установка для совместного исследования радиационной ползучести и выхода ГПД при высоких температурах) система нагрева образца идентична, хотя и может быть снабжена –

Рис. 2. Конструкция облучательной камеры «Каприз».

1 – корпус, 2 – образец, 3 – червячный преобразователь перемещений,

4 – измерительные штоки, 5 – верхний фланец, 6 – токовводы,

7 – твердосплавные проставки, 8 – пуансоны, 9 – экраны, 10 –нагреватель,

11 – направляющие нагружающего устройства, 12 – термопары,

13 – нижний фланец.

в зависимости от исследуемых материалов – нагревателями из вольфрама, тантала или графита. Соединение нагревательной системы с узлом нагружения и соответствующим рабочим участком приводит к появлению одной из модификаций указанных установок в зависимости от поставленных задач. Аналогичный принцип выдерживается в серии низкотемпературных устройств «Крип-НТ» и «Каприз-НТ», за исключением рабочего участка с образцами, который не может быть заменен в процессе эксперимента. Схема измерений комплекса испытательных средств для исследования состава ГПД при ползучести UO2 показана на рис.1.

Высокотемпературная камера установки «Каприз-ВТ» для исследования ядерного горючего на ползучесть с одновременным определением выхода ГПД в условиях реактора ИРТ-МИФИ показана на рис.2.

Она представляет собой оболочку (1) диаметром 170 мм, герметично закрытую верхним (5) и нижним (13) фланцами. Внутри оболочки на кронштейнах, которые являются направляющими измерительных штоков (4), крепятся тепловые экраны (9). Нагреватель Ω - образной формы (10), токоподводы (6) и тепловые экраны образуют нагревательную систему камеры. Перечисленные элементы крепятся на верхнем фланце. Для изготовления нагревателя и ближних к нагревателю экранов используется вольфрамовый лист.

На нижнем фланце (13) смонтирован узел нагружения, представляющий собой герметичный цилиндр, в который вварен сильфон из нержавеющей стали, работающий на сжатие под действием давления газа, подаваемого по трубопроводу. Усилие через шток (4) из нержавеющей стали, молибденовый держатель и пуансон из вольфрама (8) передается образцу, размещенному в молибденовом стакане рабочего участка.

В проставки (7) ввинчивается молибденовый держатель, в котором закреплен вольфрамовый пуансон (8). В держатели и пуансоне сделано соосное отверстие для подвода термопары (12) к образцу. Образец (2) в центровочной обойме, выполненной из тонкого листового молибдена, помещается в молибденовый стакан, который удерживается от перемещения вниз с помощью винтов, входящих в клиновые пазы держатели. Для соосности нижнего пуансона имеются направляющие нагружающего устройства (11). Слайд 11

Образец размещается между верхним и нижним пуансонами, в которых имеются каналы для протока газа-носителя. Газ-носитель, омывая образец, направляется через верхнюю штангу к газовому стенду.

Деформация образца в процессе ползучести фиксируется терморадиационностойким индуктивным датчиком через измерительные штоки (4). Для увеличения диапазона до 10мм используется червячный преобразователь перемещений (3) позволяющий перемещать катушку индуктивного датчика относительно его сердечника в процессе эксперимента.

Величина перемещения корпуса датчика при последующей модернизации определялась по числу оборотов специально установленного сельсина. Деформация образца фиксируется самопишущим прибором. В случае изменения характеристики датчика под действием облучения деформация образца может оцениваться по числу оборотов сельсина, при этом индуктивный датчик выполняет роль контактной головки.

Измерение параметров проводилось различными преобразователями с соответствующими приборами:

- температура измерялась термоэлектрическими преобразователями в комплекте с потенциометрами.

- механическое напряжение на образцах создавалось в установках с помощью газовой сильфонной нагружающей системы. Измерение механического напряжения производилось манометрами в комплекте с вторичными приборами.

- нейтронный поток на образце измерялся методом активационного анализа с использованием медных индикаторов и термонейтронным датчиком.

- поток газообразных продуктов деления фиксировался γ – спектрометром с анализатором импульсов и электроосадителем типа «Карадаг» с регистрацией кривых распада. Измерение газа – носителя продуктов деления через рабочий участок производилось с помощью U – образных манометров, заполненных водой, соединенных с капилляром, который представляет достаточное гидравлическое сопротивление при измерение расхода от 5·103 до 50·103 см3/час.

- система вакуумирования и очистка газа обеспечивает необходимую среду для испытания. Вакуумирование рабочего объема устройств, производилось стандартным вакуумным насосом типа ВИТ – 1АП. Инертный газ перед поступлением в устройство осушался и очищался с помощью цеолитовых и угольных ловушек, охлаждаемых жидким азотом.

- регулирование температуры может производиться высокоточным регулятором температуры типа ВРТ-3 через собственный выходной блок при использовании в установке низкоомного нагревателя и низковольтного трансформатора типа ОСУ.

На том же рис.2 с правой стороны показано местоположение внеканальной сборки около активной зоны реактора ИРТ-МИФИ. Штанга имеет свинцовую защиту, которая крепится в стальной обойме и предохраняет обслуживающий персонал от прямого излучения, проникающего по несущему трубопроводу во время работ, связанных с перегрузкой образца.

Газовый стенд предназначен для подачи газа-носителя, транспортировки ГПД к месту измерения активности, обеспечения соответствующей выдержки ГПД перед выбросом в спецвентеляцию, а также для контроля давления и расхода газа – носителя. Газ подаётся из баллонов

(v = 40 л, p = 150 кгс/см2) после редуцирования до избыточного давления 0,1 кгс/см2. Расход газа может быть направлен по байпасной (по отношению к ампуле) линии и таким образом обеспечить продувку выходной части стенда чистым газом. Вместе с ГПД газ – носитель может быть направлен в тракт электроосадителя, аналитический участок датчика, а также через ёмкость задержки. Перед выбросом ГПД в спецвентеляцию осуществляется их задержка в ёмкости выдержки. Расход газа определяется расходомером по перепаду давления газа – носителя на капилляре.

Емкость задержки

Емкость выдержки

ППД

ГПД для ППД

АЗ

Капилляр

U-образный манометр

Образец

Высокоточный редуктор

Газовый

баллон

Вентиль

Вентиляция

                                            

                                         Электроосадитель           

ФЭУ

Камера осаждения

Пятно

осаждения

Спектрометрический комплекс IN – 96 включает в себя детектор гамма – излучения, анализатор импульсов и ЭВМ. ППД – полупроводниковый детектор GeLi предназначен для выдачи импульса тока в результате взаимодействия гамма – квантов с энергией 50 – 1000 кэВ с материалом детектора. Образуемые в чувствительном объёме неравновесные электроны и дырки коллектируются на электроконтактах. Количество электронов и «дырок» пропорционально энергии, потерянной квантами. Импульс тока на выходных электродах преобразуется в импульс заряда. Результирующее распределение импульсов по их амплитудам (пропорциональным энергии квантов) фиксируется в памяти и может быть подвергнуто анализу по соответствующей программе. Машинная память может задавать режим ввода и обработки спектров; производить расчеты, используя как вводимую информацию и программу, так и введённую ранее.

Внешние системы - дисководы, дисплей с клавиатурой, магнитофон, перфоратор, считыватель, плоттер обеспечивают управление комплексом и оперирование информацией.

Электроосадитель предназначен для регистрации короткоживущих ГПД, имеющих подходящие постоянные распада и дочерние радионуклиды. Газ – носитель вместе с ГПД проходит через камеру осаждения. За время пребывания в камере образованные в результате распада материнских ядер

( 88Kr, 138Xe) дочерние ионы (88Rb, 138Cs) электростатическим полем ( U ≈ 500 вольт) осаждаются на металлическую нить, образуя «пятно осаждения». При движении нить наматывается на барабан и сматывается с него. В электроосадителе применен сцинтилляционный датчик на основе β чувствительного кристалла и ФЭУ – 13. Для уменьшения фона пространство под кристаллом продувается чистым газом навстречу основному потоку газа – носителя. Питание датчика осуществляется от стендового источника. Сигнал фиксируется в виде тока на интенсиметре и записывается на самопишущем приборе.

                                            П           

Газ-носитель

Газ- носитель с ГПД

Электроосадитель управляется с пульта. Пульт может обеспечить дискретную регулировку времени счета (и осаждения) «пятна», непрерывную или дискретную (шагами) перемотку нити в прямом и обратном направлении, включение напряжения, подаваемого на камеру осаждения.

Измеритель скорости счета предназначен для оценки радиационной обстановки на рабочих местах, а также для качественной оценки времени неустановившегося режима по активности газа – носителя.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57530. Свята в англомовних країнах 50 KB
  Освітня Познайомитись з традиціями англомовних країн Познайомитись з історією деяких свят Виховна Виховувати в учнів повагу до традицій інших народів.
57531. Защита окружающей среды на Украине 58 KB
  The problem of environment protection has become of vital importance not obly in Ukraine. After watching some shots you must answer the question: What will we do to help to protect the environment?
57533. Урок – засідання літературного гуртка, присвячений В. Шекспіру 105 KB
  Good afternoon, children. I am glad to see you. How are you ? I think you are healthy and are in a good mood. O.K. Our lesson is not traditional today. Imagine yourselves to be the members of the English literary circle.
57534. Daily Routines 194 KB
  The practical aim: to revise a vocabulary of the lesson, to make children more active in using this vocabulary. The developing aim: to practice pupils in speaking, writing, reading and listening.
57535. УКРАЇНА. МОЄ РІДНЕ МІСТО 101 KB
  Today we continue to speak about Ukraine, our Motherland, mainly about our native town Hlukhiv. We have to generalize and enlarge our knowledge on the topic, to improve speaking and reading comprehension skills.
57536. WELCOME TO GREAT BRITAIN 58.5 KB
  Good morning, children. I am glad to see you again. The weather is fine today, the sun is shining brightly in the blue sky, it is warm, the birds are twittering, the air is full of freshness and aroma of flowers.
57537. Нolidays and popular traditions in Ukraine 67 KB
  Good morning dear children and guests! Glad to see you! Today we are going to speak about holidays and popular traditions in Ukraine. I hope you’ll enjoy English lesson. Please, be active and friendly to each other.
57538. Languages without boarders 163 KB
  We reviewed the quiz about so-called natural languages and got knowledge about languages. To sum-up we can tell that English is a member of the Indo-European family of languages.