Облучательное устройство для исследования материалов термоядерных реакторов

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ термоядерных реакторов. Использование облучательного устройства позволяет регулировать и измерять температуру исследуемых образцов,обеспечивать контроль давления в ампуле и подачу в нее необходимых газов для насыщения образца,проводить регистрацию и анализ продуктов газовыделения в процессе проведения эксперимента. Технический результат от использования полезной модели - возможность исследования жидкометаллических тритийгенерирующих материалов в условиях реакторного излучения. И как следствие решение исследовательской задачи - получение новых экспериментальных данных о влиянии реакторного облучения на процессы сорбции и диффузии изотопов водорода в жидкометаллических тритийгенерирующих материалах ТЯР. Предложено в ампулу облучательного устройства установить над образцом крышку с отверстиями для прохода газов с отражательными экранами над ними, предотвращающую миграцию паров жидкого металла. Для обеспечения необходимой стабильной температуры образца облучательное устройство снабжено омическим нагревателем и системой газового охлаждения.(72) Барсуков Николай Иванович Скаков Мажын Канапинович Бакланов Виктор Владимирович Гордиенко Юрий Николаевич Заурбекова Жанна Асхатовна Кенжин Ергазы Асиевич Кульсартов Тимур Валиханович Понкратов Юрий Валентинович Тулубаев Евгений Юрьевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный ядерный центр Республики Казахстан Министерства энергетики Республики Казахстан(54) ОБЛУЧАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ(57) Полезная модель относится к ядерной технике,а конкретно к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств жидкометаллических материалов термоядерных реакторов. Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание облучательного устройства для реакторных исследований жидкометаллических материалов Полезная модель относится к ядерной технике, а конкретно к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств жидкометаллических материалов термоядерных реакторов. Известно экспериментальное ампульное устройство, предназначенное для использования в реакторной технике при проведении внутриреакторных испытаний конструкционных и делящихся материалов и изделий из них Гудков Л.В., Корольков А.В. Экспериментальное ампульное устройство, Патент РФ на изобретение 2027233, МПК 6 21 17/06, опубл. 20.01.1995. Данное экспериментальное ампульное устройство состоит из герметичного корпуса, внутри которого расположена капсула с исследуемыми образцами. Однако это ампульное устройство не позволяет проводить исследования свойств жидкометаллических материалов термоядерных реакторов, так как в нем не предусмотрена защита от миграции паров жидкометаллических материалов. Также известно устройство для облучения материалов в ядерном реакторе (Алексеев С. В.,Выбыванец В. И. и др. Ампульное облучательное устройство, патент РФ на изобретение 2515516,опубл. 10.05.2014). Изобретение относится к ядерной технике, а конкретно - к облучательным устройствам и тепловыделяющим сборкам для реакторных испытаний топливных образцов. Устройство содержит газовый тракт и газозаполненную капсулу. Данная конструкция ампульного облучательного устройства позволяет исследовать кинетику выхода газообразных продуктов деления из топлива с возможностью определения его температуры и температурной зависимости исследуемых процессов. Однако это ампульное устройство также не позволяет проводить исследования свойств жидкометаллических материалов термоядерных реакторов, из-за отсутствия защиты от миграции паров жидкометаллических материалов. Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в предотвращении миграции паров жидкометаллических материалов из ампулы в газовую систему и далее в измерительный тракт масс-спектрометра. Достижение указанного результата обеспечивается тем, в ампуле облучательного устройства для исследования материалов термоядерных реакторов, на высоте 15 мм от образца установлена крышка с отверстиями для прохода газов и отражательными экранами над отверстиями. Высота расположения крышки с отверстиями и отражательными элементами выбрана с учетом результата проведенного теплофизического расчета ампульного устройства. Расчет показал, что на высоте 15 мм от поверхности образца температура крышки с отверстиями и отражательными элементами будет равна 350 С. При этой температуре (согласно зависимости скорости конденсации паров лития от температуры) скорость конденсации паров лития и литийсодержащих материалов на нижней поверхности крышки выше скорости парообразования с поверхности расплавленного металла, поэтому происходит возврат (стекание) капель металла вниз (в объем расплавленного образца). Температура крышки в данной области существенно выше температуры плавления лития, что препятствует задерживанию конденсированного вещества на поверхности. Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, на котором схематически изображена конструкция облучательного устройства. Облучательное устройство (Фиг.1) состоит из ампулы, представляющей собой цилиндрическую оболочку (1) с двумя торцевыми крышками (2, 8),цилиндрического кожуха охлаждения (11) с подводящим трубопроводом (12) и трубопроводов откачки и подачи газов (13,14). Внутри на дне ампулы находится образец (7). Над образцом на высоте 15 мм установлена крышка (4), которая снабжена двумя отверстиями (6) для прохода газов. Над отверстиями установлены отражательные экраны (5). На внешней стороне ампулы расположен омический нагреватель (3). На нижней крышке (8) установлены две термопары (9), которые защищены от потока газа теплоизоляцией (10). Работа предложенного облучательного устройства осуществляется следующим образом. Облучательное устройство с исследуемым образцом соединяется газовым трактом с системами стенда и реактора вакуумной, подготовки и подачи газов и охлаждения. Далее ампульное устройство загружается в экспериментальный канал реактора. Во время реакторного эксперимента выполняется регистрация кинетических зависимостей выделения исследуемых газов из образца жидкометаллического материала термоядерного реактора. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Облучательное устройство для исследования материалов термоядерных реакторов, содержащее газовый тракт и газозаполненную ампулу с расположенным в ней образцом, отличающееся тем, что в ампуле на высоте 15 мм от образца установлена крышка с отверстиями для прохода газов и отражательными экранами над отверстиями.