[go: up one dir, main page]

RU2399970C2 - Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor - Google Patents

Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2399970C2
RU2399970C2 RU2008141222/06A RU2008141222A RU2399970C2 RU 2399970 C2 RU2399970 C2 RU 2399970C2 RU 2008141222/06 A RU2008141222/06 A RU 2008141222/06A RU 2008141222 A RU2008141222 A RU 2008141222A RU 2399970 C2 RU2399970 C2 RU 2399970C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel element
sensors
gas pressure
inductor
heat
Prior art date
Application number
RU2008141222/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Жаворонко (RU)
Александр Иванович Жаворонко
Сергей Владимирович Кривоносов (RU)
Сергей Владимирович Кривоносов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации"
Priority to RU2008141222/06A priority Critical patent/RU2399970C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2399970C2 publication Critical patent/RU2399970C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention refers to control devices of gas pressure in fuel element of reactor. Device containing annular induction heater (inductor), temperature sensors located on one side of the heater at the distance close to fuel element diametre on opposite generatrixes of fuel element cover coaxially perpendicular to fuel element axis; in order to improve accuracy characteristics of pressure measurement there additionally introduced are heat-insulation patches between temperature sensors in thermal contact zone; sensors have metal shoes in the form of rectangular copper plates bent along the radius of surface generatrix of fuel element cover, covered with electrically insulating thermally conductive film, and flexible (for example rubber) couplings; there also introduced is the device of turning the fuel element through 180° relative to its longitudinal axis together with inductor, sensors and heat-insulation patches.
EFFECT: improving accuracy measurement characteristics of gas pressure inside fuel element.

Description

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля давления газа внутри тепловыделяющего элемента (ТВЭЛа) ядерного реактора. Давление газа внутри ТВЭЛа - один из параметров, определяющих безопасность ядерных реакторов, а потому подлежащий контролю в процессе их производства. Изобретение может быть использовано также для измерения давления газа внутри герметических сосудов без их разгерметизации.The invention relates to devices for non-destructive testing of gas pressure inside a fuel element (fuel element) of a nuclear reactor. The gas pressure inside the fuel rod is one of the parameters that determine the safety of nuclear reactors, and therefore must be controlled during their production. The invention can also be used to measure the gas pressure inside the sealed vessels without their depressurization.

Известен способ определения давления газа в герметичных тонкостенных изделиях, заключающийся в том, что к внешней поверхности оболочки изделия прикладывают тепловой импульс и измеряют ее температуру на некотором расстоянии от точки приложения импульса [Авторское свидетельство СССР №1306295, кл. G01L 11/00. 1991].A known method of determining the gas pressure in sealed thin-walled products, which consists in the fact that a thermal pulse is applied to the outer surface of the product shell and its temperature is measured at a distance from the point of application of the pulse [USSR Author's Certificate No. 1306295, class. G01L 11/00. 1991].

Недостатком способа является то, что нагрев осуществляется с помощью накладного нагревателя, что не обеспечивает необходимую воспроизводимость нагревания оболочки, а возбуждаемые конвективные потоки газа имеют малую мощность.The disadvantage of this method is that the heating is carried out using an overhead heater, which does not provide the necessary reproducibility of heating the shell, and the excited convective gas flows have a low power.

Известно устройство для контроля давления газа в ТВЭЛе, которое принято за прототип, в котором ТВЭЛ располагается горизонтально, нагреватель выполнен кольцевым, причем его ось совпадает с осью контролируемого ТВЭЛа, а датчики расположены по одну сторону от нагревателя, причем один выше, а другой ниже оси ТВЭЛа и на расстоянии (0,25-2)Do от центра кольцевого нагревателя, где Do - диаметр контролируемого ТВЭЛа [Авторское свидетельство СССР №1316446, кл. G21C 17/06. 1985].A device for controlling the gas pressure in a fuel rod is known, which is taken as a prototype in which the fuel rod is horizontal, the heater is circular, its axis coinciding with the axis of the controlled fuel rod, and the sensors are located on one side of the heater, one above and the other below the axis Fuel rod and at a distance of (0.25-2) Do from the center of the ring heater, where Do is the diameter of the controlled fuel rod [USSR Author's Certificate No. 1316446, cl. G21C 17/06. 1985].

Недостатком известного устройства является то, что разность температур от датчиков, по которой определяется давление, зависит не только от давления под оболочкой, но и от движения наружного воздуха, вызывающего изменения температуры участков оболочки, контролируемых датчиками, от изменения теплового контакта между датчиками и оболочкой, а также подвержена разбросу из-за статистического характера конвективных потоков газа.A disadvantage of the known device is that the temperature difference from the sensors, which determines the pressure, depends not only on the pressure under the shell, but also on the movement of outside air, causing temperature changes in the sections of the shell controlled by the sensors, on the change in thermal contact between the sensors and the shell, and also subject to scatter due to the statistical nature of convective gas flows.

Технический результат, получаемый при реализации данного изобретения, заключается в улучшении точностных характеристик измерения давления газа внутри ТВЭЛа. Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройство контроля давления газа в ТВЭЛе ядерного реактора, содержащее кольцевой индукционный нагреватель (индуктор), датчики температуры, расположенные по одну сторону от нагревателя на расстоянии, близком к диаметру ТВЭЛа, на противоположных образующих оболочки ТВЭЛа соосно перпендикулярно к оси ТВЭЛа, дополнительно введены теплоизоляционные накладки между датчиками температуры в зоне теплового контакта, а датчики имеют металлические башмаки в виде прямоугольных медных пластин, согнутых по радиусу поверхностной образующей оболочки ТВЭЛа, покрытые электроизоляционной теплопроводной пленкой, и эластичные (например, резиновые) муфты, а также имеется устройство поворота ТВЭЛа на 180° относительно его продольной оси вместе с индуктором, датчиками и теплоизоляционными накладками.The technical result obtained by the implementation of this invention is to improve the accuracy of the measurement of gas pressure inside the fuel rod. The specified technical result is achieved due to the fact that in the device for monitoring the gas pressure in the fuel rod of a nuclear reactor containing an annular induction heater (inductor), temperature sensors located on one side of the heater at a distance close to the diameter of the fuel rod, on the opposite forming shell of the fuel rod coaxially perpendicular to the axis of the fuel rod, heat-insulating linings between temperature sensors in the zone of thermal contact are additionally introduced, and the sensors have metal shoes in the form of rectangular honey s plates bent radially cladding surface forming a coated electrical insulating heat-conducting film, and the elastic (e.g., rubber) sleeve and has a rotation device TVEL 180 ° about its longitudinal axis together with the inductor, the sensors and the insulating plates.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство для контроля давления газа в ТВЭЛе, которое включает в себя цангу 2 для фиксации ТВЭЛа 1, датчики температуры 3, нагреватель (индуктор) 4, теплоизоляционные диэлектрические накладки 5, механизм поворота 6, башмаки датчиков 7 и муфты 8.Figure 1 schematically shows the proposed device for monitoring the gas pressure in the fuel rod, which includes a collet 2 for fixing the fuel rod 1, temperature sensors 3, heater (inductor) 4, insulating dielectric pads 5, rotation mechanism 6, shoes of sensors 7 and couplings 8.

Чувствительным элементом датчика температуры 3 является термопарный спай, закрепленный к башмаку 7 с выпуклой стороны. Вогнутая поверхность башмака, контактирующая с оболочкой, покрыта электроизоляционной теплопроводной пленкой, которая исключает влияние электрических помех на измерительную цепь термопар.The sensitive element of the temperature sensor 3 is a thermocouple junction fixed to the shoe 7 from the convex side. The concave surface of the shoe in contact with the shell is covered with an insulating heat-conducting film, which eliminates the influence of electrical noise on the measuring circuit of thermocouples.

Башмак 7 с термопарой прикреплен к стойке, с помощью которой осуществляется прижим к оболочке ТВЭЛа, через муфту 8.The shoe 7 with a thermocouple is attached to the rack, with the help of which the clamp is pressed against the fuel rod shell through the coupling 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

С помощью цанги 2 фиксируют положение ТВЭЛа 1 относительно индуктора 4 и датчиков 3. Одновременно с действием цанги датчики 3 входят в теплоизоляционные накладки 5, которые исключают влияние внешних потоков воздуха на показания датчиков, и прижимаются к оболочке ТВЭЛа устройством, обеспечивающим равные, с высокой точностью, усилия прижима. Производят замер исходной разности температур участков оболочки, к которым прижаты датчики (Vd1), и абсолютной температуры, которую показывает один из датчиков (Vt1).Using the collet 2, the position of the fuel rod 1 relative to the inductor 4 and the sensors 3 is fixed. Simultaneously with the action of the collet, the sensors 3 are included in the heat-insulating linings 5, which exclude the influence of external air flows on the readings of the sensors, and are pressed to the fuel rod shell with a device that provides equal, high accuracy clamping force. Measure the initial temperature difference of the sections of the shell to which the sensors are pressed (V d1 ), and the absolute temperature, which shows one of the sensors (V t1 ).

Затем от генератора индукционного нагрева в индуктор 4 подают кратковременно (примерно 1,0 с) высокочастотный ток и через определенное время τ1 снова измеряют разность температур (Vd2) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt2). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd1=Vd2-Vd1.Then, a high-frequency current is supplied briefly (about 1.0 s) from the induction heating generator to the inductor 4 and after a certain time τ1 the temperature difference (V d2 ) and the absolute temperature, which is shown by one of the sensors (V t2 ), are measured again. The differential difference V dd1 = V d2 -V d1 is calculated.

Далее для компенсации влияния на конвективные потоки ассиметрии оболочки и элементов внутри механизмом поворота 6 поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками 5, датчиками 3 и индуктором 4 на угол 180° и после поворота через определенное время τ2 измеряют разность температур (Vd3) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt3). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd2=Vd2-Vd3.Further, to compensate for the influence on the convective flows of the asymmetry of the shell and the elements inside the rotation mechanism 6, the fuel rods are rotated together with the plates 5, sensors 3 and inductor 4 through an angle of 180 °, and after rotation after a certain time τ2, the temperature difference (V d3 ) and the absolute temperature, which shows one of the sensors (V t3 ). The differential difference V dd2 = V d2 -V d3 is calculated.

От генератора индукционного нагрева в индуктор 4 вновь подают кратковременно (примерно 1,0 с) высокочастотный ток и через определенное время τ1 снова измеряют разность температур (Vd4) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt4). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd3=Vd3-Vd4. Механизмом поворота 6 поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками 5, датчиками 3 и индуктором 4 на 180° обратно в исходное положение, снова через время τ2 измеряют разность температур (Vd5) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt5). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd4=Vd5-Vd4.From the induction heating generator, the high-frequency current is again briefly (approximately 1.0 s) applied to the inductor 4 and after a certain time τ1 the temperature difference (V d4 ) and the absolute temperature, which is indicated by one of the sensors (V t4 ), are measured again. The differential difference V dd3 = V d3 -V d4 is calculated. The rotation mechanism 6 rotates the fuel rod together with the plates 5, sensors 3 and inductor 4 180 ° back to its original position, again after time τ2 the temperature difference (V d5 ) and the absolute temperature, which is shown by one of the sensors (V t5 ), are measured. The differential difference V dd4 = V d5 -V d4 is calculated.

Затем для уменьшения разброса значений дифференциальной разности температуры участков оболочки за счет статистического характера конвективных потоков газа внутри ТВЭЛа указанный цикл операций повторяют, после чего определяют сумму дифференциальных значений разности температур участков оболочки Vdr=ΣVddi и абсолютное изменение температуры оболочки dVe=Vtk-Vt1.Then, to reduce the scatter in the values of the differential temperature difference of the cladding sections due to the statistical nature of the convective gas flows inside the fuel rod, this cycle of operations is repeated, after which the sum of the differential values of the temperature difference of the cladding sections Vdr = ΣVddi and the absolute change in the shell temperature dV e = V tk -V t1 .

Давление газа в ТВЭЛе определяют по формуле:The gas pressure in the fuel rod is determined by the formula:

P=[A·ln(Vdr·(C/dVe))-B] ·0.1 (МПа),P = [A · ln (Vdr · (C / dV e )) - B] · 0.1 (MPa),

где А, В, С - градуировочные коэффициенты, значение которых устанавливают при градуировке для конкретного типа ТВЭЛов.where A, B, C are calibration coefficients, the value of which is set during calibration for a specific type of fuel elements.

Экспериментальные исследования, проведенные на предлагаемом устройстве, подтвердили эффективность заявленных технических решений и обеспечили снижение погрешности измерений в 1,5-2 раза. Характерные зависимости Vd (кривая 2), Vt (кривая 1), получаемые при контроле давления, представлены на фиг.2.Experimental studies conducted on the proposed device, confirmed the effectiveness of the claimed technical solutions and ensured a decrease in measurement error by 1.5-2 times. Typical dependences V d (curve 2), V t (curve 1) obtained during pressure control are presented in FIG. 2.

Указанные отличительные признаки в предложенном функционально-конструктивном единстве необходимы и достаточны для обеспечения заявленного технического результата.These distinctive features in the proposed functional-structural unity are necessary and sufficient to ensure the claimed technical result.

Claims (1)

Устройство контроля давления газа в тепловыделяющем элементе (ТВЭЛе) ядерного реактора, содержащее кольцевой индукционный нагреватель (индуктор), датчики температуры, расположенные по одну сторону от нагревателя на расстоянии, близком к диаметру ТВЭЛа, на противоположных образующих оболочки ТВЭЛа соосно перпендикулярно оси ТВЭЛа, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены теплоизоляционные накладки между датчиками температуры в зоне теплового контакта, датчики имеют металлические башмаки в виде прямоугольных медных пластин, согнутых по радиусу поверхностной образующей оболочки ТВЭЛа, покрытые электроизоляционной теплопроводной пленкой, и эластичные (например, резиновые) муфты, а также имеется устройство поворота ТВЭЛа на 180° относительно его продольной оси вместе с индуктором, датчиками и теплоизоляционными накладками. A device for monitoring the gas pressure in a fuel element (fuel element) of a nuclear reactor, comprising an annular induction heater (inductor), temperature sensors located on one side of the heater at a distance close to the diameter of the fuel element, on the opposite forming shells of the fuel element coaxially perpendicular to the axis of the fuel element, characterized in that heat-insulating linings between temperature sensors in the zone of thermal contact are additionally introduced into the device, the sensors have metal shoes in the form of rectangular copper plates astin, bent along the radius of the surface forming shell of the fuel rod, covered with an insulating heat-conducting film, and elastic (e.g. rubber) couplings, and there is also a device for turning the fuel rod 180 ° relative to its longitudinal axis along with an inductor, sensors and heat-insulating plates.
RU2008141222/06A 2008-10-17 2008-10-17 Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor RU2399970C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141222/06A RU2399970C2 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141222/06A RU2399970C2 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2399970C2 true RU2399970C2 (en) 2010-09-20

Family

ID=42939369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141222/06A RU2399970C2 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2399970C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025136137A1 (en) * 2023-12-18 2025-06-26 Акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1483321A (en) * 1975-01-29 1977-08-17 Westinghouse Electric Corp Acoustic method for measuring gas pressure
SU1362229A1 (en) * 1985-09-10 1991-09-07 Предприятие П/Я Р-6575 Device for measuring gas pressure in fuelcells of nuclear reactors
RU2109259C1 (en) * 1996-03-27 1998-04-20 Акционерное общество открытого типа "Машиностроительный завод" Method of gas pressure checking in fuel element of nuclear reactor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1483321A (en) * 1975-01-29 1977-08-17 Westinghouse Electric Corp Acoustic method for measuring gas pressure
SU1362229A1 (en) * 1985-09-10 1991-09-07 Предприятие П/Я Р-6575 Device for measuring gas pressure in fuelcells of nuclear reactors
RU2109259C1 (en) * 1996-03-27 1998-04-20 Акционерное общество открытого типа "Машиностроительный завод" Method of gas pressure checking in fuel element of nuclear reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025136137A1 (en) * 2023-12-18 2025-06-26 Акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Polito et al. A needlelike probe for temperature monitoring during laser ablation based on fiber Bragg grating: Manufacturing and characterization
CN102798645A (en) Heat conduction coefficient and contact thermal resistance testing device
CN103630236B (en) A kind of conical cavity type high-energy laser total-absorption energy meter
CN109253818A (en) High temperature contact formula surface temperature sensor
RU2267751C2 (en) Method of continuous measurement of molten steel temperature and pipe used for realization of this method
CN101852752B (en) Device and method for measuring heat conductivity of poor heat conductive materials
CN103389320B (en) A kind of measurement mechanism with the radial Equivalent Thermal Conductivities of roll of material and measuring method
CN109253817A (en) Low temperature contact surface temperature sensor
CN105571708A (en) Apparatus for ultrasonic high-temperature detection sound speed calibration
CN102062642A (en) High-precision temperature sensitive probe
JPS58795A (en) Gamma ray senser having heat flow path in radius direction
CN206321592U (en) A kind of differential thermal analysis device for high temperature strong corrosion fused salt
CN102156009B (en) A thermal power measuring device
CN115452180A (en) High-enthalpy airflow recovery temperature measuring method and measuring device
CN103398798B (en) A kind of thermocouple temperature measuring apparatus for hyperbaric environment
CN102778475B (en) Method for measuring solid-solid thermal contact resistance via up-and-down constant temperature parameter identification method
RU2399970C2 (en) Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor
CN208847366U (en) Low temperature contact surface temperature sensor
TW201416697A (en) Ionization chamber with built-in temperature sensor
CN102426129B (en) Sample heating device used in integrating-sphere reflectivity measurement
CN106191416A (en) A kind of steel pipe senses measuring method and the device in temperature field in heating process
CN103712716A (en) Thermal power measuring device
CN204188310U (en) A kind of dynamically K value calorimeter temperature element device
RU2408098C2 (en) Control method of gas pressure in fuel element of nuclear reactor
CN205653472U (en) Iron -smelting blast furnace cooling water temperature sensor based on fiber grating

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 26-2010 FOR TAG: (73)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131018