×
20.08.2014
216.012.ec68

Результат интеллектуальной деятельности: АМПУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств тепловыделяющих элементов (твэлов). Устройство содержит оболочку с герметизирующими торцевыми крышками, внутри которой расположена, по крайней мере, одна капсула с исследуемыми образцами, помещенными в негерметичную тонкостенную оболочку из тугоплавкого материала. Капсула соединена с газовыми магистралями, обеспечивающими возможность проточной вентиляции рабочей полости капсулы. На выходе каждой магистрали установлены заглушки для временной герметизации капсулы, выполненные в виде втулок с осевыми отверстиями, заполненными легкоплавким материалом. В одной из магистралей расположены термометрические датчики, при этом чувствительный элемент каждого датчика введен в рабочую полость капсулы. Технический результат - возможность измерять температуру исследуемых образцов в ходе эксперимента, проводить анализ ГПД, выделяющихся при ядерном распаде в процессе проведения эксперимента, простые с конструктивной и технологической точки зрения механизмы временной герметизации рабочей полости капсулы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств тепловыделяющих элементов (твэлов).

Известно экспериментальное ампульное устройство, предназначенное для использования в реакторной технике при проведении внутриреакторных испытаний конструкционных и делящихся материалов и изделий из них [Гудков Л.В., Корольков А.В. Экспериментальное ампульное устройство, патент РФ на изобретение №2027233, МПК6 G12C 17/06, опубл. 20.01.1995]. Известное экспериментальное ампульное устройство состоит из герметичного корпуса, внутри которого расположена капсула с образцами. Зазор между капсулой и корпусом заполнен легкоплавким металлическим сплавом. В верхней части корпуса расположена полость с газом, а внутренний объем корпуса соединен с отвакуумированной емкостью. Между внутренним объемом и вакуумированной полостью установлена разрушаемая пробка.

В верхней части корпуса расположена полость с парами воды, которая предназначена для моделирования аварийной ситуации на ядерном реакторе при внезапной потере теплоносителя в активной зоне.

При достижении необходимого выгорания в образцах по сигналу оператора разрушается пробка и металлический расплав вытекает в отвакуумированную емкость. Зазор между корпусом и капсулой заполняется газом. При этом радиальное термическое сопротивление устройства увеличивается на 2-3 порядка.

Вследствие этого возможно заполнение зазора между капсулой и корпусом водой, что характерно для аварийной ситуации.

Известно также устройство для облучения материалов в ядерном реакторе [см. Середкин СВ. Авторское свидетельство СССР №1422883, МПК7 G12C 17/06, опубл. 20.11.2002].

Устройство содержит наружный корпус и ампулу с образцами, отделенную от наружного корпуса газовым зазором. Устройство для облучения материалов в ядерном реакторе предназначено для увеличения производительности эксперимента при сохранении автоматического регулирования температуры образцов. Для решения поставленной цели цилиндрический наружный корпус соединен с ампулой посредством кольцевых гофр, выполненных из биметалла, а наружный корпус имеет продольные гофры. Недостатком данного устройства является то, что в наружном корпусе может быть расположена только одна ампула, что не позволяет в одном эксперименте облучать несколько различных материалов твэлов в одинаковых условиях.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по решаемой задаче и техническому результату является ампульное устройство для реакторных исследований; приведенное в работе B.C.Синявского «Методы и средства экспериментальных исследований и реакторных испытаний термоэмиссионных электрогенерирующих сборок. М.: Энергоатомиздат, 2000, с.112. Данное техническое решение по количеству совпадающих существенных признаков выбрано в качестве прототипа.

Известное ампульное устройство предназначено для изучения свободного распухания и совместного свелинга системы топливо-оболочка и состоит из высокотемпературной капсулы цилиндрической формы, внутри которой размещены образцы, покрытые тугоплавким металлом. Капсула снабжена газовой магистралью для заполнения инертными газами. На выходе магистрали установлены пневматические клапаны для герметизации капсулы. Капсула размещена в нержавеющей оболочке с радиальным зазором, заполненным инертным газом с различной теплопроводностью.

Капсула ампульного устройства снабжена датчиками нейтронного потока и температуры. Ампульное устройство позволяет облучать образцы при тепловыделении 60÷240 Вт/см3 и температурах на оболочке образцов 1600-2200 K. Ампульное устройство является инструментированным и позволяет регулировать параметры облучения при испытаниях.

Однако данное техническое решение имеет ряд недостатков:

- не позволяет анализировать в ходе эксперимента газообразные продукты деления (ГПД), выделяющиеся при ядерном распаде;

- не позволяет измерять температуру исследуемого образца в ходе эксперимента;

- герметизация рабочей полости ампульного устройства осуществляется пневмоклапанами, что усложняет конструкцию и технологию изготовления устройства, кроме того, процесс разгерметизации происходит под воздействием высокого давления на рабочий элемент клапана, что предполагает наличие в испытательном стенде дополнительного оборудования, например газовой магистрали высокого давления.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание ампульного устройства для реакторных исследований, позволяющее измерять температуру исследуемых образцов в ходе эксперимента, проводить анализ ГПД, выделяющихся при ядерном распаде в процессе проведения эксперимента, иметь простые с конструктивной и технологической точки зрения механизмы временной герметизации рабочей полости.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в ампульном устройстве для реакторных исследований, включающем оболочку с герметизирующими торцевыми крышками, внутри которой расположена, по крайней мере, одна капсула, с исследуемыми образцами, помещенными в негерметичную тонкостенную оболочку из тугоплавкого материала, согласно изобретению капсула снабжена помимо одной газовой магистрали дополнительной магистралью с возможностью проточной вентиляции рабочей полости капсулы, на выходе каждой магистрали установлены заглушки для временной герметизации капсулы, выполненные в виде втулок с осевыми отверстиями, заполненными легкоплавким материалом, термометрические датчики, заключенные в герметичные чехлы, расположены в одной из магистралей, при этом чувствительный элемент каждого датчика введен в рабочую полость капсулы.

Герметичное соединение капсулы с оболочкой ампульного устройства может быть осуществлено при помощи сильфона, размещенного в одной из магистралей.

В частном варианте исполнения втулка, расположенная в магистрали с термометрическими датчиками, может быть снабжена дополнительными осевыми отверстиями для размещения чехлов термометрических датчиков, герметизированных с втулкой при помощи паяного соединения.

Ампульное устройство может быть дополнительно снабжено теплоотводящим радиатором, установленным внутри с зазором коаксиально оболочке ампульного устройства, при этом в теплоотводящем радиаторе выполнены осевые отверстия, расположенные по окружности на одинаковом осевом расстоянии от торца радиатора, для установки капсул с исследуемыми образцами.

Введение в ампульное устройство дополнительной магистрали позволяет анализировать в ходе эксперимента газообразные продукты деления (ГПД), выделяющиеся при ядерном распаде, за счет проточной вентиляции рабочей полости капсулы, которая обеспечивает транспортировку ГПД к анализирующему стенду реактора.

Расположение чувствительных элементов термометрических датчиков в рабочей полости капсулы позволяет измерять в ходе эксперимента непосредственно температуру исследуемого образца.

Конструктивное исполнение заглушек для временной герметизации рабочей полости капсулы в виде втулок с осевыми отверстиями, заполненными легкоплавким материалом, упрощает технологию изготовления заглушек. Кроме того, такое исполнение упрощает процесс разгерметизации рабочей полости капсулы, при этом не требуется создания в магистралях высокого давления.

Наличие в конструкции ампульного устройства теплоотводящего радиатора, в осевых отверстиях которого установлены капсулы на одинаковом осевом расстоянии от торца радиатора (соответственно на одном уровне активной зоны реактора), позволяет одновременно в одинаковых условиях испытывать несколько исследуемых образцов в автономных капсулах.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором схематически изображена конструкция ампульного устройства.

Ампульное устройство состоит из цилиндрической оболочки (1) с двумя торцевыми герметизирующими крышками (2, 3), цилиндрического теплоотводящего радиатора (4), установленного внутри оболочки (1) коаксиально последней с зазором, оптимальным для отвода тепла. В осевых отверстиях радиатора (4), выполненных на одинаковом осевом расстоянии от торца радиатора, расположены капсулы (5) из нержавеющей стали. Каждая капсула включает в себя исследуемый тепловыделяющий образец (6), заключенный в тонкостенную оболочку (7) из тугоплавкого материала. Каждая капсула герметично соединена с газовыми магистралями (8, 9) и с оболочкой (1) ампульного устройства при помощи сильфона (10), установленного в одну из газовых магистралей. На выходе газовых магистралей установлены заглушки (11, 12), выполненные в виде втулок (13, 14). Втулка (13) имеет осевые отверстия (15, 16) для установки термодатчиков и отверстие (17) для прохода газов. Втулка (14) также снабжена отверстием (18) для прохода газов. Отверстия (17, 18) заполнены припоем из легкоплавкого материала. Герметичные чехлы (19, 20) термодатчиков установлены в осевых отверстиях (15, 16) и герметично соединены с втулкой (13), а чувствительные элементы (21) термодатчиков введены в рабочую полость (22) капсулы (5). Кроме того, в капсуле предусмотрены тарельчатые пружины (23), проставки (24), направляющая втулка (25).

На чертеже представлен вариант ампульного устройства с тремя капсулами, установленными в осевых отверстиях теплоотводящего радиатора, которые выполнены на одинаковом осевом расстоянии от торца радиатора, что дает возможность проводить испытания образцов при одинаковых потоках нейтронов в реакторе. Однако капсул может быть другое количество.

Работа предложенного ампульного устройства осуществляется следующим образом. Ампульное устройство, в состав которого входят одна или несколько капсул с исследуемыми образцами твэлов, присоединяется к газовым коммуникациям реактора. При этом заранее осуществляется заполнение инертным газом рабочей полости капсулы, в которой расположены исследуемые образцы твэлов, временная герметизация ее при помощи легкоплавкого материала заглушек. Чувствительные элементы термодатчиков, расположенные в герметично введенных в полости исследуемых образцов чехлах, заводятся в газовые магистрали капсул. Соединение ампульного устройства с газовыми коммуникациями реактора осуществляется при помощи сварки. После того как газовые магистрали ампульного устройства будут герметизированы, осуществляется разрушение плавкого материала заглушек за счет нагрева мест их расположения и создания разности давлений в нужном направлении. Далее вся сборка устанавливается в ячейку реактора.

При выходе устройства на номинальный режим исследуемый образец (6) входит в контакт с тонкостенной оболочкой (7) вследствие теплового расширения. Тонкостенная оболочка образца позволяет ему свободно расширяться. Для компенсации осевого расширения образца предусмотрены тарельчатые пружины (23). При этом между тонкостенной оболочкой (7) и оболочкой капсулы (5) остается зазор для прохода газов.

Система позволяет регулировать условия теплопередачи с поверхности твэлов к теплоносителю (вода) с помощью изменения состава газа в зазоре между тонкостенной оболочкой (7) и оболочкой капсулы (5).

Пример конкретного осуществления.

Разработана конструкция ампульного устройства для испытания топливных образцов UN в реакторе ИВВ-2М.

Ампульное устройство содержит оболочку из нержавеющей стали толщиной 1 мм и диаметром 54 мм, две торцевые крышки с отверстиями для газовых магистралей, алюминиевый цилиндрический радиатор с выполненными в нем тремя осевыми отверстиями, в которых расположены капсулы. Каждая капсула имеет оболочку из нержавеющей стали толщиной 1 мм, в которую с зазором 200 мкм помещен исследуемый топливный образец в тонкостенной оболочке, две торцевые крышки с герметично присоединенными к ним газовыми магистралями из нержавеющей стали. Топливный образец диаметром 8 мм и длиной 35 мм установлен в тонкостенную оболочку из монокристаллического вольфрама толщиной 0,3 мм с зазором 30 мкм. Один из датчиков введен в топливный образец. Второй термодатчик расположен за пределами исследуемого образца, контактирует с оболочкой через проставку из молибдена и служит для контроля температуры тонкостенной оболочки исследуемого образца. В каждой газовой магистрали установлена втулка с осевым отверстием диаметром 22 мм, заполненным легкоплавким припоем ПОС61 для временной герметизации капсулы. Причем одна из втулок снабжена двумя дополнительными отверстиями диаметром 2 мм, в которые впаяны чехлы термодатчиков, выполненные из молибдена. Оболочки капсул соединены с оболочкой ампульного устройства через сильфоны из нержавеющей стали. Для компенсации осевого расширения исследуемого топливного образца введены тарельчатые пружины из сплава ВР-27.

Конструкция ампульного устройства позволяет осуществить полную сборку при условии отсутствия контакта исследуемого образца с кислородом.

Система позволяет транспортировать газообразные продукты деления к анализирующему стенду реактора путем осуществления проточной вентиляции рабочей полости капсулы через газовые магистрали. Это дает возможность анализировать выделяющиеся в ходе эксперимента ГПД.

Ампульное устройство позволяет одновременно в одинаковых условиях испытывать несколько исследуемых образцов в автономных капсулах, расположенных в теплоотводящем радиаторе на одном осевом расстоянии от торца радиатора, соответственно - на одном уровне активной зоны реактора.

После окончания испытаний при проведении послереакторных исследований капсул непосредственное измерение геометрии исследуемых образцов позволит оценивать изменение размеров в конкретных условиях облучения.


АМПУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 381-390 из 753.
28.07.2018
№218.016.76e3

Способ фиксации аэродинамического руля летательного аппарата

Изобретение относится к области летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам фиксации рулей от поворота до начала работы рулевых приводов. Способ фиксации аэродинамического руля летательного аппарата включает размещение подпружиненного штока фиксатора в подвижном и неподвижном элементах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662718
Дата охранного документа: 27.07.2018
09.08.2018
№218.016.7853

Способ контроля и прогнозирования состояния электромеханических приборов в многокомпонентной газовой среде герметизированных контейнеров

Изобретение относится к области измерительной техники для исследования параметров многокомпонентных газовых сред и состояния хранящихся в этих газовых средах объектов, являющихся источником опасных газообразных продуктов, и может быть использовано для прогнозирования изменения и оценки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663310
Дата охранного документа: 03.08.2018
09.08.2018
№218.016.7877

Юстировочный механизм элементов оптических схем

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для юстировки элементов оптических схем, размещенных в корпусе цилиндрической формы, во время сборки. Сущность: юстировочный механизм оптических схем содержит платформу П-образной формы с опорными, юстировочными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663274
Дата охранного документа: 03.08.2018
09.08.2018
№218.016.78cc

Способ изготовления пористой детали из проволочного материала

Изобретение может быть использовано при изготовлении фильтрующих и теплообменных элементов из проволочного материала. В пресс-форме размещают заготовку из навитой в спираль проволоки и формируют ее прессованием до получения заготовки с заданной пористостью. В качестве проволочного материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663389
Дата охранного документа: 03.08.2018
13.08.2018
№218.016.7ba0

Боевой элемент боеприпаса

Изобретение относится к области взрывной техники, в частности к боеприпасам, предназначенным для поражения бронированных целей и создания в запреградном пространстве осколочного поля. Боевой элемент боеприпаса включает корпус, заряд взрывчатого вещества (ВВ), систему инициирования и циркониевую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663855
Дата охранного документа: 10.08.2018
25.08.2018
№218.016.7eab

Способ электронно-лучевой сварки тонкостенных труб из молибденовых сплавов

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки труб из молибденовых сплавов и может быть использовано при изготовлении тонкостенных трубных сварных изделий для атомной и космической техники, в частности для изготовления гильз канала системы управления и защиты. Перед стыковкой труб...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664746
Дата охранного документа: 22.08.2018
25.08.2018
№218.016.7ecf

Ударный испытательный стенд

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания изделий на виброударные воздействия. Устройство содержит фундамент, на котором размещено устройство формирования ударного импульса, поддон, закрепленный на копре с возможностью перемещения и соударения с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664968
Дата охранного документа: 24.08.2018
25.08.2018
№218.016.7f00

Способ стабилизации длины волны узкополосного волоконного лазера и устройство для его осуществления

Изобретение относится к лазерной технике. Способ стабилизации длины волны узкополосного волоконного лазера заключается в том, что подавляют возникающий модовый перескок, выравнивая скорости изменения собственной частоты кольцевого резонатора узкополосного волоконного лазера и центральной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664758
Дата охранного документа: 22.08.2018
25.08.2018
№218.016.7f17

Способ гидролокации в мелководных областях с оперативным контролем изменчивости условий обнаружения подводной цели

Изобретение относится к области гидролокации, может быть использовано при проведении подводных работ, контроле подводной обстановки, при охране различных объектов со стороны водной среды и обеспечивает достижение постоянной максимально возможной дальности обнаружения подводных целей, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664869
Дата охранного документа: 23.08.2018
25.08.2018
№218.016.7f71

Стенд для исследования параметров взаимодействия лазерного излучения с конструкционными материалами

Изобретение относится к области измерительной техники и касается стенда для исследования параметров взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с конструкционными материалами (КМ). Стенд включает в себя лазер, оптическую систему, светоделительный элемент, систему контроля параметров ЛИ, систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664969
Дата охранного документа: 24.08.2018
Показаны записи 311-316 из 316.
18.05.2019
№219.017.59cc

Способ получения монокристаллов сплава вольфрам-тантал

Изобретение относится к металлургии тугоплавких металлов и сплавов и может быть использовано при выращивании однородных монокристаллов сплава вольфрам - тантал методом бестигельной зонной плавки с электронно-лучевым нагревом (ЭБЗП). Исходные компоненты - порошки вольфрама и тантала смешивают и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002453624
Дата охранного документа: 20.06.2012
13.06.2019
№219.017.8273

Способ получения смешанного фтористого сорбента для очистки гексафторида вольфрама, урана, молибдена и рения от фтористого водорода

Изобретение относится к технологии переработки отходов, образующихся при использовании высших фторидов металлов: WF, UF, МоF, ReF и содержащих фтористый водород, в частности к получению сорбента для очистки упомянутых гексафторидов. Способ получения сорбента осуществляют путем смешения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002408421
Дата охранного документа: 10.01.2011
09.10.2019
№219.017.d36f

Конструкционный материал на основе молибдена и/или вольфрама или их сплавов с защитным жаростойким покрытием и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам, предназначенным для работы в окислительной среде при высоких температурах, которые могут использоваться в качестве конструкционного материала для ответственных деталей, работающих при высокой температуре в приборостроении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702254
Дата охранного документа: 07.10.2019
12.02.2020
№220.018.018d

Способ эксплуатации двухрежимного термоэмиссионного реактора-преобразователя для ядерной энергетической установки

Изобретение относится к способу эксплуатации термоэмиссионного реактора-преобразователя (ТРП) с эмиттерными оболочками ЭГК из упрочненного монокристаллического сплава на основе молибдена, включающий эксплуатацию ТРП на форсированном режиме при постоянной тепловой мощности с последующим выводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713878
Дата охранного документа: 10.02.2020
21.04.2023
№223.018.504f

Комплекс защиты от несанкционированного съема информации на мобильных устройствах

Изобретение относится к электронной технике, в частности к средствам защиты от неправомерного доступа персональных устройств. Система включает в себя персональное устройство, состоящее из основной части (ядро персонального устройства, не менее чем одно периферийное устройство, источник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794169
Дата охранного документа: 12.04.2023
17.06.2023
№223.018.7dbf

Ампульное облучательное устройство для реакторных исследований

Изобретение относится к ампульному облучательному устройству, которое может использоваться для реакторных исследований свойств тепловыделяющих элементов, а именно - микросферического капсулированного ядерного топлива (микротвэлов) для высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002781552
Дата охранного документа: 13.10.2022
+ добавить свой РИД