Теплофизические характеристики отработавших твэлов ВВЭР-1000 в диапазоне выгораний 40-65 МВт.сут/кгU

• Автор: Лещенко, Антон Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Димитровград
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание

Введение. Общая характеристика работы.

1. Основные методы и проблемы изучения теплофизических характеристик отработавшего топлива ядерных реакторов литературный обзор.
2. Нестационарный метод комплексного определения теплофизических характеристик твзлов ВВЭР

2.1. Сущность метода.

2.2. Алгоритм оценивания температуропроводности топливного сердечника и тепловой проводимости зазора топливооболочка.

2.3. Требования к средствам контроля температуры

2.4. Модификация алгоритма оценивания с учетом теплофизических свойств измерителей температуры

2.5. Алгоритм определения теплоемкости топлива

3. Экспериментальный стенд для исследования теплофизических характеристик твэлов ВВЭР.

3.1. Внешний нагревательный модуль

3.2. Система обеспечения состава и давления газа внутри и снаружи объекта исследований.
3.3. Система обеспечения и регистрации параметров импульсного нагрева
3.4. Система регистрации температуры
3.5. Порядок проведения экспериментов и обработки данных
4. Характеристики объектов исследования
4.1. Параметры таблеток для экспериментов с необлученным топливом.
4.2. Результаты неразрушающих исследований отработавших твэлов
4.2.1. Наружный диаметр оболочки
4.2.2. Вихретоковая дефектоскопия.
4.2.3. Гаммаспектрометрия
4.3. Результаты разрушающих исследований отработавших твэлов
4.3.1. Определение количества и состава газовой фазы под оболочкой твэла .
4.3.2. Металлографические исследования образцовсвидетелей
4.3.3. Определение плотности топлива
4.4. Подготовка образцов для проведения экспериментов.
4.4.1. Изготовление образца для проведения экспериментов
4.4.2. Оснащение образца средствами измерения температуры.
5. Характеристики объектов исследования после проведения экспериментов
5.1. Визуальный осмотр
5.2. Металлографические исследования
6. Результаты экспериментов по определению теплофизических характеристик твэлов ВВЭР.
6.1. Результаты экспериментов с необлученным топливом.
6.2. Результаты экспериментов с облученным топливом.
6.3. Численные исследования погрешностей алгоритма оценивания.
Выводы.
Список литературы


Полученные данные по теплофизическим характеристикам отработавших твзлов ВВЭР- в совокупности с результатами определения структуры топливного сердечника позволяют проводить верификацию расчетных кодов и могут использоваться при разработке моделей, описывающих изменение свойств реакторного топлива под действием облучения. Это позволяет прогнозировать поведение топливных элементов в эксплуатационных режимах, в условиях аварий, а также при хранении и транспортировке отработавшего топлива, что является ключевым условием повышения эффективности промышленного использования ядерного топлива и увеличения глубины его выгорания, которое, главным образом, лимитируется физическими свойствами и поведением материалов в процессе облучения. Личный вклад автора. Автором разработаны алгоритмы комплексного определения теплофизических характеристик твзлов ВВЭР- по результатам измерения мощности тепловыделения, температуры оболочки, температурного отклика в центре топливного сердечника при импульсном нагреве оболочки твзла. Отличительной особенностью разработанных автором алгоритмов является учет инерционных свойств измерителя температуры в центре топливного сердечника и определение, помимо температуропроводности топлива и тепловой проводимости зазора между топливом и оболочкой, также и теплоемкости топлива. При непосредственном участии автора разработана конструкция экспериментального стенда для измерения температурного отклика в центре топливного сердечника облученного твзла при импульсном нагреве оболочки при температурах твзла от до 0 °С. Автор защищает. Разработанные алгоритмы комплексного определения теплофизических характеристик твэлов ВВЭР- по результатам измерения мощности тепловыделения, температуры оболочки, температурного отклика в центре топливного сердечника при импульсном нагреве оболочки твэла. ВВЭР-, включая конструкцию экспериментального стенда. МВтсут/кги в диапазоне температуры - 0 °С, для твэла с максимальным выгоранием . МВт сут/кги в диапазоне температуры - 0 °С. Апробация работы. КНТС по реакторному материаловедению “Физическое моделирование изменения свойств реакторных материалов в номинальных и аварийных условиях", Обнинск, - апреля г. Заречный, - мая г. Российской конференции по реакторному материаловедению. Димитровград, ФГУП ГНЦ РФ НИИАР, 8- сентября г. Российско-Германском семинаре, ФГУП ГНЦ РФ НИИАР, Димитровград, 5- июля г. Троицк, - апреля г. КНТС по реакторному материаловедению “Вопросы создания новых методик исследований и испытаний, сличительных экспериментов, аттестации и аккредитации", Димитровград, - ноября г. Публикации. По результатам исследований опубликовано работ, из них 7 печатных. Глава 1. Для определения теплопроводности облученного диоксида урана в настоящее время используются как внутриреакторные, так и внереакторные методы. Полученные данные разными методами служат основой для построения моделей зависимости теплопроводности топлива от выгорания, температуры и микрострукгурных характеристик, которые носят в основном эмпирический или полуэмпирический характер [1]. Существенным отличием от внереакторных исследований является то, что в реакторе процессы образования и термического отжига дефектов, выпадения и перерастворения продуктов деления в топливной матрице находятся в динамическом равновесии и концентрация центров рассеивания фононов принципиально отличается от их концентрации в условиях проведения экспериментов вне реактора. Внутриреакторные методы, в основном, основаны на измерении линейной тепловой нагрузки и температуры в центре топливного сердечника в процессе облучения [2-4]. С выгоранием теплопроводность топлива понижается, и температура в центре топлива увеличивается. Например, при выгорании МВт сут/кги и нагрузке 0 Вт/см температура в центре становится на 0 °С больше, чем в начале эксплуатации, хотя проводимость зазора при этом улучшается вследствие его закрытия. Теплопроводность топлива в этом случае определяется для среднего выгорания в твэле и является интегральной величиной по температуре, к тому же проводимость зазора "топливо-оболочка", которая учитывается расчетным путем, а не прямыми измерениями, вносит неопределенность в получаемые результаты. Так, в работе [3] показано, что теплопроводность топлива резко уменьшается (на .