Экспериментальные устройства

Отделение НТЦ «Исток» совместно с АО «ИРМ» занимается разработкой экспериментальных устройств, организацией и проведением внутриреакторных исследований перспективных топливных материалов и модельных твэл.

Разрабатываемые экспериментальные ампульные и петлевые устройства позволяют проводить как материаловедческие исследования, так и испытания модельных твэлов, с целью решения следующих задач:

• исследование кинетики выхода ГПД из перспективных топливных композиций в режиме on-line в зависимости от температуры облучения и степени выгорания топлива;
• исследование радиационного распухания и формоизменение топлива в широком диапазоне температур;
• определение влияния облучения на структуру и свойства топливных и конструкционных материалов твэлов;
• исследование сложного напряженно-деформированного состояния оболочки и деформационного поведения твэл;
• исследование совместимости материалов топливо – оболочка;
• проведение ускоренных испытаний топливных и конструкционных материалов долгоресурсных твэл;
• получение объективных экспериментальных данных о физических процессах, происходящих в модельных твэл под воздействием реакторного облучения.

Преимущества экспериментальных устройств

При разработке экспериментальных облучательных устройств применяется концепция максимально эффективного использования реакторного времени с применением многофакторного подхода к исследованию радиационного поведения материалов твэл под облучением, позволяющего значительно оптимизировать исследования, учитывая сложность и высокую стоимость реакторных испытаний, а также унифицировать методики и аппаратно – программное обеспечение испытаний.

Принципиальная схема экспериментального устройства для исследования кинетики выхода основных ГПД и свободного распухания нитридного топлива:

Преимущества применения разрабатываемых экспериментальных устройств:

• экспрессность (обеспечение условий проведения испытаний полномасштабшых твэл и материаловедческих ампул в одном канале);
• комплексность (обеспечена возможность прямых измерений определяющих параметров, таких,например, как температура в центре топливных образцов);
• возможность имитации как штатных, так и нештатных режимов работы твэл (обеспечена возможность формирования необходимых температур, энерговыделения и спектра нейтронов);
• простота использования (не требует специфические требования к испытательному стенду, таких, например, как магистрали высокого давления);
• универсальность (подходят для исследований любых видов ядерного топлива, в том числе и бескислородного, так как контролируемая атмосфера обеспечивается на всех этапах сборки);
• экономическая целесообразность (возможность проведения испытаний в одной ячейке);
• обеспечена транспортируемость ампулы от производителя до испытательной базы и ее монтаж в облучательное устройство.

Обоснование работоспособности ампульных устройств подтверждены реакторными испытаниями нитридных, карбонитридных и диоксидных топливных композиций проведенными в ИЯР ИВВ-2М АО «ИРМ».

Благодаря инновационным конструктивным и технологическим решениям экспериментальные устройства позволяют получить спектр данных по поведению продуктов деления, скорости газовыделения, распухании и сопутствующих структурных изменениях непосредственно в процессе реакторного облучения.

Конструкция ЭУ позволяет обеспечивать транспортировку от производителя топлива до испытательной базы и его монтаж в облучательное устройство в герметичном исполнении, без взаимодействия с атмосферой.

Аналогов подобных устройств не существует ни в России ни за рубежом . Подтверждением этого является решение №2013110271/07(015253) Федеральной службой по интеллектуальной собственности России от 25.03.2014 о выдаче патента № 2526328.

Применение:

• исследование кинетики выхода ГПД из перспективных топливных композиций в режиме on-line в зависимости от температуры облучения и степени выгорания топлива;
• исследование радиационного распухания и формоизменение топлива в широком диапазоне температур;
• определение влияния облучения на структуру и свойства топливных и конструкционных материалов твэлов;
• исследование сложного напряженно-деформированного состояния оболочки и деформационного поведения твэл;
• исследование совместимости материалов топливо – оболочка;
• получение объективных экспериментальных данных о физических процессах, происходящих в модельных твэл под воздействием реакторного облучения.