Использование метода регулярного теплового режима для определения тепловыделения в конструкционных материалах отражателя реактора ИР-8

16.12.2023 2023 - №04 Материалы и ядерная энергетика

С.Е. Арефинкина А.Н. Абрамов А.В. Бабенко Д.Ю. Ерак П.К. Ефремов О.В. Михин В.В. Яковлев

https://doi.org/10.26583/npe.2023.4.06

Рассмотрен подход к определению величины тепловыделения в образцах конструкционных материалов нестационарным методом регулярного теплового режима. Представлен вывод рабочего уравнения, которое может использоваться для оперативного нахождения средней величины тепловыделения при расположении термопары в «критическом» радиусе цилиндрического образца.

Приведены полученные с использованием предложенного метода результаты определения тепловыделения в образцах из нержавеющей стали и титана, облучавшихся в третьем ряду отражателя реактора ИР-8 НИЦ «Курчатовский институт». Использовавшееся экспериментальное устройство и цилиндрические образцы были инструментированы термопарами. Показано хорошее согласование результатов с данными, полученными при использовании других расчетных подходов к определению тепловыделения в образцах.

Предложенный метод оперативного экспериментального определения тепловыделения может применяться при проведении различных реакторных экспериментов. В качестве одного из вариантов рассмотрена возможность использования метода для контроля параметров образцов опытных твэлов или имитаторов твэлов при их облучении в ампульном устройстве. В случае для имитатора твэла с сердечником из вольфрама выбор места установки термопар нужно проводить, учитывая положение «критической» точки цилиндра, нестационарный тепловой процесс в которой проходит только в регулярной форме. Данные таких исследований могут использоваться как для экспресс-контроля параметров облучения в процессе эксперимента, так и для верификации расчетных моделей, описывающих поведение образцов при их испытаниях в ампульных устройствах.

Ссылки

1. Кокорев Л.С., Харитонов В.В. Теплогидравлические расчеты и оптимизация ядерных энергетических установок: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.И. Субботина. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 248 с.
2. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. – М: ГИТТЛ, 1954. – 408 с.
3. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. – Ленинград: Энергоатомиздат, 1990. – 255 с.
4. Кондратьев Г.М., Дульнев Г.Н., Платунов Е.С., Ярышев Н.А. Прикладная физика: Теплообмен в приборостроении. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2003. – 560 с.
5. Ерак Д.Ю., Яковлев В.В., Мурашов В.Н., Насонов В.А., Буслаев В.С., Можаев А.А., Михин О.В., Ничипоренко Ю.Б. Развитие техники ускоренных радиационных испытаний конструкционных материалов с использованием уникальной установки – реактора ИР-8. Препринт ИАЭ-6648/4. – М.: НИЦ «КИ», 2010. – 29 с.
6. Мурашов В.Н., Кокорев Л.С., Яковлев В.В. Расчетно-экспериментальное исследование температур в центре твэлов с топливом из двуокиси урана. Препринт ИАЭ-2936. – М., 1978. – 23 с.
7. Яковлев В.В., Ерак Д.Ю., Абрамов А.Н., Буслаев В.С., Кочкин В.Н., Михин О.В., Можаев А.А., Мурашов В.Н., Насонов В.А., Ничипоренко Ю.Б., Песня Ю.Е., Хмызов Н.В., Яшин А.Ф. Техника и методы испытаний конструкционных материалов на исследовательском реакторе ИР-8. // BAHT. Физика ядерных реакторов. – 2017. – Вып. 3. – С. 58-64.
8. Яковлев В.В., Ерак Д.Ю., Гончаров Л.А., Киселев Алексей С., Кругликов А.Е., Михин О.В., Насонов В.А., Песня Ю.Е., Седов АА., Хмызов Н.В., Чабак А.Ф., Яшин А.Ф. Техника и методика исследований в реакторе ИР-8 опытных твэлов с разными топливными композициями. // ВАНТ. Физика ядерных реакторов. – 2017. – Вып. 3. – С. 49-57.
9. Лысиков Б.В., Прозоров В.К. Термометрия и расходометрия ядерных реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 120 с.
10. Самойлов А.Г., Волков В.С., Солонин М.И. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1996. – 400 с.
11. Емельянов И.Я., Михан В.И., Солонин В.И. Конструирование ядерных реакторов: Учеб. пособие для вузов / Под общ. ред. акад. Н.А. Доллежаля. – М.: Энергоиздат, 1982. – 400 с.
12. Сулаберидзе В.Ш. Средства контроля условий испытаний материалов и изделий атомной техники в исследовательских реакторах. – Дисс. д-ра техн. наук. – Димитровград: ГНЦ НИИАР, 1999.
13. Усачев В.Б., Зайцев П.А., Мельников Г.Н., Приймак С.В. Влияние эксплуатационных факторов на показатель тепловой инерции термопар в каналах термоконтроля теплоносителя на выходе из кассет энергоблока АЭС с ВВЭР / Сб. трудов VIII международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». – Подольск: ОКБ «ГИДРОПРЕСС», 2013.
14. Маркина Н.В., Цыканов В.А. Особенности измерения температур с помощью термопар в высокопоточных реакторах. // Атомная энергия. – 1974. – Т. 36. – Вып. 1. – С. 72—73.
15. Трофимчук В.В. и др. Определение энерговыделения от гамма излучения в экспериментальных каналах реактора ИР-8. // ВАНТ. Физика ядерных реакторов. – 2022. – Вып. 5. – С. 20-29.
16. Лыков А.В. Теория теплопроводности. – М.: Высшая школа, 1967. – 599 c.
17. Галин Н.М.,Кириллов П.Л. Тепломассообмен в ядерной энергетике. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 375 с.
18. Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. М.: Атомиздат, 1974. – 408 с.
19. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. – М.: Атомиздат, 1986 – 484 с.
20. Абрамов А.Н., Арефинкина С.Е., Герстле А.Д., Ефремов П.К., Михин О.В., Мурашов В.Н. Моделирование параметров ПИД-регулятора нагревателя в ампульном реакторном эксперименте / Сб. аннотаций XVII Курчатовской молодежной научной школы. – М.: НИЦ «КИ», 2023. – 269 с.

регулярный тепловой режим определение тепловыделения инструментация термопарами конструкционные материалы опытные твэлы ампульное устройство исследовательский реактор

Ссылка для цитирования статьи: Арефинкина С.Е., Абрамов А.Н., Бабенко А.В., Ерак Д.Ю., Ефремов П.К., Михин О.В., Яковлев В.В. Использование метода регулярного теплового режима для определения тепловыделения в конструкционных материалах отражателя реактора ИР-8. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2023. – № 4. – С. 73-85. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2023.4.06 .