SU609123A1 - Устройство дл контрол газопроницаемости оболочек твэл - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области  дерной энергетики и может быть использовано дл  контрол  качества изготовлени  и определени  состо ни  оболочки тепловыдел ющего элемента (ТВЭЛ).

Известно устройство дл  контрол  герметичности оболочки ТВЭЛ 1, в котором нарушение герметичности оболочки ТВЭЛ определ етс  по уровню радиоактивности газовой среды, омывающей ТВЭЛ, в котором используетс   дерный реактор.

Недостатком этого устройства  вл етс  больша  длительность реакторных испытаний , котора  составл ет 200-800 ч, и использование реактора дл  контрол  герйетичности оболочек ТВЭЛ не экономично.

Ближайшим к изобретению техническим решением  вл етс  устройство 2, содержащее камеру облучени , нагреватель, конвертор , колонку с поглотителем и детектор. В этом устройстве в нагреватель помещают предварительно облученный образец, облучение которого производитс  на ускорителе электронов с Энергией не ниже 15 Мэв, пучок которого преобразуетс  в пучок жестких тормозных гамма-квантов при взаимодействии электронов на выходе ускорител  с конвертором , представл ющим собой мишень из материала с большим Z (вольфрам, тантал, платина и др.).

Облученный образец помещают в нагреватель , чтобы стимулировать выделение газов, образовавшихс  в нроцессе облучени , а поток гели  транспортирует выделившиес  газы в колонку.

Недостатком этого устройства  вл етс  низка  чувствительность и точность измерени  газопроницаемости, об словленна  тем, что при однократном контакте потока газа носител  с поглотителем колонки не происходит полного поглощени  всего радиоактивного газа, выдел ющегос  при нагреве облученного образца.

Целью нзобретени   вл етс  повышение чувствительностн н точности намерени  газопроннпаемостп . Под чувствительностью в данном случае следует понимать - абсолютное минимальное значение радноактивного газообразного нродукта, которое может быть достоверно зарегистрнровано, а нод точностью измерени  газонроницаемости - точность анализа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что

нагреватель установлен в камере облучени , конвертор расположен непосредственно у стенки нагревател , а камера облучени  и колонка соединены посредством замкнутой системы циркул ции газа-носител  газообразных продуктов фотоделени .

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

В герметичной камере 1 облучени  размещен полый нагреватель 2, в непосредственной близости от стенки нагревател  2 установлен электронно-фотонный конвертор 3 (диск из вольфрама толщиной 2 мм, диаметром 30 мм). Исследуемые ТВЭЛы 4 установлены на поворотный диск 5 устройства перемещени  и замены ТВЭЛов 6. Устройство содержит механизм подачи ТВЭЛов 7 к месту облучени  и нагрева 8. Механизм 7 снабжен теплостойким щтоком 9. Насос 10 обеспечивает циркул цию газа-носител  (гели ) через объем камеры облучени  1 и колонку с поглотителем 11 инертных газов, р дом с которой находитс  детектор 12 радиоактивного излучени  с многоканальным амплитудным анализатором 13 и цифропечатью 14.

Работа установки осуществл етс  следующим образом.

Исследуемые ТВЭЛы в количестве 6- 10 щтук устанавливают в  чейках поворотного диска 5 (диски сменные).

Объем системы циркул ции газа-носител  откачивают насосом 10 до Ю- тор, после чего эта система заполн етс  гелием до давлени  0,2-0,4 тор.

Камера 1 устанавливаетс  на ускоритель и юстируетс  на пучке ускоренных электронов так, чтобы пучок падал на электронно-фотонный конвертор 3. Рассто ние от поверхности ТВЭЛа 8 до конвертора 3 мм. Стенки камеры облучени  охлаждаютс  циркулирующей водой.

Регул тором напр жени  температура нагревател  2 поднимаетс  до требуемой (1000-2000°С).

В место нагрева и облучени  8 на термостойком штоке 9 из  чейки диска 5 подаетс  известное (весовое) количество  дерного горючего без оболочки (например, окиси урана ) , которое в течение определенного времени (например, 30 мин) облучаетс  жесткими гамма-квантами, рожденными в электроннофотонном конверторе 3 при торможении пучка электронов с энергией 15 Мэв и током 20 мка. Образованные при фотоделении радиоактивные газообразные продукты Хе Хе139, Кг Кг при нагревании диффундируют к поверхности горючего и транспортируютс  потоком гели  к колонке с поглотителем 11. Многократна  циркул ци  гели  через объем камеры 1 и колонки с поглотителем 11 устран ет потери выделившихс  из ТВЭЛов газов на пути от камеры 1 к поглотителю 11. В процессе облучени  ТВЭЛа детектор 12, многоканальный анализатор 13 регистрируют излучение от активности, собранной в поглотителе 11.

Затем прекращают облучение и измер ют количество собранных радиоактивных газов.

Заменив образец и поглотитель 11 другими, аналогичное измерение провод т с ТВЭЛом, имеющим известное (весовое) количество

окиси урана в оболочке. Сравнивают результаты измерений, рассчитывают коэффициент проницаемости оболочки ТВЭЛа.

Провод т измерени  с новым ТВЭЛом из числа установленных в диске 5.

Обычно испытани  газопроницаемости оболочки ТВЭЛа провод т путем облучени  в реакторе. Такие испытани  длительны: облучение ведетс  200-800 ч.

Ядерный реактор должен иметь отдельный канал дл  таких испытаний, то есть реактор должен быть специальным.

Преимуществом предлагаемой установки в этом плане  вл етс  то, что она позвол ет, во-первых, вести указанные исследовани  на любом ускорителе электронов с энергией 15 Мэв (тем более, что ускоритель электронов значительно дешевле реактора) и, вовторых , такие исследовани  экспрессны: облучение и контроль одного ТВЭЛа занимает 1-2 ч.

Технически выполнение исследований газопроницаемости путем изучени  проникновени  газообразных радиоактивных продуктов фотоделени  по сравнению с реакторными испытани ми существенно проще.

К тому же, в предлагаемой установке при фотоделении ТВЭЛ может быть нагрет до любой требуемой температуры в процессе облучени . Это позвол ет получать данные не только о газопроницаемости оболочки ТВЭЛа, но и о кинетике процесса газовыделени .

Введение нагревател  ТВЭЛа в канал  дерного реактора хот  и принципиально возможно, однако существенно скажетс  на процессе облучени  из-за возмущени  потока нейтронов в месте нахождени  нагревател  и исследуемого ТВЭЛа.

Таким образом, при реакторных испытани х ТВЭЛов процессы облучени  и выделени  газообразных радиоактивных продуктов делени  разделены по месту и по времени, то есть измерени  более длительны, чем при использовании предлагаемой установки.

Услови  радиационной безопасности при реакторном облучении требуют применени  специальных боксов дл  работы с высокоактивными ТВЭЛами, которые не нужны при работе на предлагаемой установке.

Система замкнутой циркул ции газа-носител  обеспечивает не только возможность собирани  газообразных радиактивных продуктов делени  без потерь, но и, в отличие от известных установок, работает с существенно меньшим расходом гели .

Кроме того, така  система не загр зн ет активными газами рабочих помещений, не требует сооружени  фильтров очистки дл  предотвращени  загр знени  внешней среды и работающих с радиоактивными криптоном, ксеноном, летучими химическими соединени ми .

Приближение электронно-фотонного конвертора к облучаемому ТВЭЛу на минимальное рассто ние обеспечивает оптимальное

использование пучка жестких гамма-квантов, плотность нотока в этом случае максимальна.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  газопроницаемости оболочек ТВЭЛ, содержащее камеру облучени , нагреватель, конвертор, колонку с поглотителем и детектор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности измерени  газопроницаемости, нагреватель установлен в камере облучени .

   конвертор расноложен непосредственно у стенки нагревател , а камера облучени  и колонка соединены посредством замкнутой системы циркул ции газа-носител  газообразных продуктов фотоделени .

   Источники информации, прин тые во вннмание при экспертизе 1. Патент Англии № 1286545, кл. G 21С 17/06, опубл. 1972.
2. 2. Гозэн Г., Гиббоне Д. Радиоактивный анализ, нод ред. акад. И. П. Алимарина. М, Атомиздат, 1968, с. 267.