Т.А. ОСИПОВА Научные руководители – Р.С. МАКИН , д.ф.-м.н., профессор

Т.А. ОСИПОВА1,2
Научные руководители – Р.С. МАКИН1, д.ф.-м.н., профессор
В.А. УЗИКОВ2, вед. инженер-технолог
1Димитровградский
2ОАО
инженерно-технологический институт НИЯУ «МИФИ»
«ГНЦ НИИАР», Димитровград-10, Россия
ПРИМЕНЕНИЕ АМПУЛЬНОГО КАНАЛА С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ДЛЯ ВНУТРИРЕАКТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Обоснована возможность использования каналов ампульного типа для проведения экспериментов по изучению свойств материалов при облучении в ячейке
отражателя РУ СМ-3. В работе представлены схема ампульного канала, а также
основные выводы по расчетным и экспериментальным исследованиям температурных режимов при облучении образцов жаропрочных сплавов в ампульном канале с естественной циркуляцией теплоносителя.
Для проведения материаловедческих исследований при высоких параметрах теплоносителя (рабочее давление до 18,5 МПа, температура теплоносителя 120–300 °С) в РУ СМ-3 предназначена высокотемпературная
петля ВП-3 [1].
В рамках исследования коррозионного растрескивания под напряжением образцов при реакторном облучении необходимо обеспечить следующие условия испытаний:
 среда – вода с заданным химическим составом;
 температура на образцах – 300°С;
 отсутствие поверхностного кипения на образцах.
Однако в силу выявленных проблем с обеспечением требуемого водохимического режима, принято решение отказаться от петлевого контура и
перейти к каналу ампульного типа.
При использовании ампульного канала требуется предусмотреть возможность регулирования температурного режима в процессе облучения.
Для решения этой задачи предложена конструкция ампульного канала с
естественной циркуляцией.
Схема канала с естественной циркуляцией (ЕЦ) приведена на рисунке 1. Канал состоит из двух герметичных корпусов (1, 2), разделенных
между собой газовым зазором. Внутри канала располагается разделитель
потока (3), выполненный в виде трубы. Обойма с образцами на штанге
располагается внутри разделителя потока (4, 6). Облучательное устрой-
ство (ОУ) включает в себя держатель, на который устанавливаются 14
пеналов, по 2 на одном этаже и блоки радиационных нагревателей.
1 – внешний корпус;
2 – внутренний корпус;
3 – разделитель;
4 – имитатор обоймы
с образцами;
5 – ограничитель потока;
6 – штанга
Рисунок 1 – Схема канала с ЕЦ
Для регулировки рабочей температуры теплоносителя в зазоре между
внешним и внутренним корпусами может находиться различная газовая
среда – гелий, азот или их смесь. Другим способом регулирования температуры является выбор высоты тракта циркуляции, которая зависит от
расположения ограничителя потока (5) между разделителем и штангой.
В результате проведенного в коде RELAP5/Mod3.2 [2] расчета естественной циркуляции при организации теплоотвода от ОУ в ампульном
канале получено, что температура теплоносителя на уровне обоймы с образцами лежит в диапазоне 283÷294 °С.
Проведенный эксперимент показал, что, изменяя содержание гелия в
межкорпусном зазоре канала, можно получить необходимую температуру
на образцах ~300°С.
В работе расчетным путем показано, что в ампульном канале возможно осуществлять теплоотвод от образцов при помощи естественной циркуляции и обеспечить требуемые условия облучения. Достоверность приведенных выводов подтверждена результатами эксперимента.
Список литературы
1. Опыт эксплуатации высокопоточного исследовательского реактора СМ / А.И. Звир,
М.Н. Святкин, А.Л. Петелин // Материалы 11-го ежегодного российского совещания
«Безопасность исследовательских ядерных установок»: сб. докл. – Димитровград: ГНЦ
НИИАР, 2009. – с. 38 - 44.
2. RELAP5/MOD3, Volume 1-7. Code manual. NUREG/CR-5535 INEL-95/0174, 1995.