1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 12, 2023

Теплоэнергетика, 2023, № 12, стр. 12-20

Экспериментальные исследования поплавково-дискретного метода измерения уровня тяжелого жидкометаллического теплоносителя

Т. А. Бокова a, *, А. Г. Мелузов a, Н. С. Волков a, А. Р. Маров a, Т. К. Зырянова a, Р. В. Сумин a, М. Д. Погорелов a

a Нижегородский государственный технический университет (НГТУ) им. Р.Е. Алексеева
603155 г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24, Россия

* E-mail: tatabo@bk.ru

Поступила в редакцию 31.03.2023
После доработки 14.07.2023
Принята к публикации 01.08.2023

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований применимости поплавково-дискретного метода измерения уровня тяжелого жидкометаллического теплоносителя (ТЖМТ) с использованием герметизированных магнитоуправляемых контактов в качестве чувствительного элемента. Данные контакты регистрируют уровень теплоносителя в поле постоянного магнита, находящегося на поверхности тяжелого жидкометаллического теплоносителя. Работоспособность такого уровнемера была изучена с применением контрольной емкости со свинцово-висмутовым теплоносителем в условиях, приближенных к натурным. Этот метод прост, но его основная проблема – сохранение целостности герметизированных магнитоуправляемых контактов при воздействии высоких температур. Эксперименты выполнялись с помощью прототипа поплавково-дискретного уровнемера (ПДУ) на высокотемпературном стенде со свинцово-висмутовым теплоносителем. Данные, собранные в ходе обработки результатов, с достоверной точностью подтверждают применимость поплавково-дискретного метода контроля уровня тяжелого жидкометаллического теплоносителя. Устройство измерения уровня ТЖМТ, работающее по такому методу, позволяет следить за уровнем в емкостях с сохранением герметичности контура. Благодаря этому можно отказаться от распространенных в настоящее время способов определения уровня ТЖМТ с помощью электроконтактных уровнемеров, при которых герметизация контура невозможна. Данное устройство можно использовать на различных экспериментальных стендах с жидкометаллическими теплоносителями, а также в реакторных установках и ускорительно-управляемых системах в температурном диапазоне 210–230°C, например MYRRHA. Для обеспечения работоспособности уровнемера при более высоких температурах необходима модернизация системы охлаждения герконов.

Ключевые слова: ядерные энергетические установки, реактор на быстрых нейтронах, жидкометаллический теплоноситель, уровень ТЖМТ, методы измерения, поплавково-дискретный уровнемер

Список литературы

  1. Белая книга ядерной энергетики / Е.О. Адамов, Л.А. Большов, И.Х. Ганев, А.В. Зродников, А.К. Кузнецов, А.В. Лопаткин, А.М. Мастепанов, В.В. Орлов, В.И. Рачков, В.С. Смирнов, М.И. Солонин, В.В. Ужанова, Н.А. Черноплеков, Г.Е. Шаталов. М.: Изд-во ГУП НИКИЭТ, 2001. [Электрон. ресурс.] http://elib.biblioatom.ru/text/belaya-kniga-yadernoy-energetiki_2001/go,0

  2. Безносов А.В., Бокова Т.А. Оборудование, компоновка и режимы эксплуатации контуров с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями в атомной энергетике. Н. Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2011.

  3. Реакторная установка СВБР-100 для модульных атомных станций малой и средней мощности / В.В. Джангобеков, В.С. Степанов, А.В. Дедуль, Н.Н. Климов, С.Н. Болванчиков, М.П. Вахрушин // Труды IV конф. “Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях” (ТЖМТ-2013). Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 23–26 сент. 2013 г. https://www.gidropress.podolsk.ru/files/publication/publication2013/documents/245.pdf

  4. Обоснование технических решений реакторного контура установок БРС-ГПГ малой и средней мощности с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем для наземных и плавучих АЭС / А.В. Безносов, Т.А. Бокова, П.А. Боков, А.Р. Маров, А.В. Львов, Н.С. Волков // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2020. № 2 (129). С. 64–76. https://doi.org/10.46960/1816-210X_2020_2_64

  5. Обоснование технических решений реакторного контура установок БРС-ГПГ малой и средней мощности с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем / А.В. Безносов, Т.А. Бокова, П.А. Боков, А.Р. Маров, А.В. Львов, Н.С. Волков // ВАНТ. Сер.: Ядерно-реакторные константы. 2020. Вып. 1. С. 132–139. https://doi.org/10.55176/2414-1038-2020-1-132-139

  6. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной энергетики. М.: Атомиздат, 1968.

  7. Чечеткин А.В. Высокотемпературные теплоносители. М.: Энергия, 1971.

  8. Безносов А.В., Драгунов Ю.Г., Рачков В.И. Тяжелые жидкометаллические теплоносители в атомной энергетике. М.: ИздАТ, 2007. https://search.rsl.ru/ru/record/01003085239

  9. Liquid metal level measurement techniques / R. Reshm, U. Ramachandraiah, K.R. Devabalaji, R. Sitharthan: Report on the Intern. Conf. “Recent Trends on Renewable Energy Smart Grid and Electric Vehicle Technologies (RESGEVT 2020)”. Vellore, India, 9 July 2020 // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. V. 937. No. 1. P. 012027. https://doi.org/10.1088/1757-899X/937/1/012027

  10. Кузьменко В.П., Сиренко Н.И., Мовчан А.П. Контроль уровня теплоносителя в реакторе ВВЭР-1000 при тяжелых авариях с использованием ТИУ // Вісник НТУ “ХПІ”. Серія: Автоматика та приладобудування. 2013. № 8 (982). С. 69–75.

  11. Пат. РФ № 2328704. Индуктивный уровнемер / В.В. Лешков, В.Д. Таранин. Заявл. 23.11.2006. Опубл. 10.07.2008 // Б.И. 2008. № 19.

  12. Пат. РФ № 2558010. Индуктивный уровнемер жидкометаллического теплоносителя / В.Д. Таранин. Заявл. 15.10.2013. Опубл. 20.04.2015 // Б.И. 2015. № 11.

  13. Measurement techniques for liquid metals / M. Ratajczak, D. Hernández, T. Richter, D. Otte, D. Buchenau, N. Krauter, T. Wondrak: Report on the Final LIMTECH Colloquium and Intern. Symposium on Liquid Metal Technol. Dresden, Germany, 19–20 Sept. 2017 // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017. V. 228. No. 1. P. 012023. https://doi.org/10.1088/1757-899X/228/1/012023

  14. Report of METL mutual inductance level sensor development for use in liquid metals-FY2023 / E. Kent, M. Weathered, J. Rein, D. Kultgen, C. Grandy // N-ucl. Sci. Eng. No. ANL-NRIC-002. Argonne National Laboratory (ANL), Argonne, Illinois, USA, 2023.

  15. Eltishchev V., Mandrykin S., Kolesnichenko I. Inductive level sensor: experiment and calculation: Report on the Intern. Conf. “Advanced Problems of Electrotechnology”. Yekaterinburg, Russia, 1–2 Oct. 2020 // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. V. 950. No. 1. P. 012014.

  16. Авт. свид. СССР № 197214. Устройство для бесконтактного измерения уровня и удельного сопротивления расплавленных металлов / Л.И. Трахтенберг, В.П. Денискин В.П. Заявл. 12.07.1965. Опубл. 31.05.1967 // Б.И. 1967. № 12.

  17. Приборы для измерения давления, расхода и уровня расплавленных щелочных металлов / П.Л. Кириллов, В.Д. Колесников, В.А. Кузнецов, Н.М. Турчин // Атомная энергия. 1960. Т. 9. Вып. 3. С. 173–181. http://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t9-3_ 1960/go,5/

  18. Авт. свид. СССР № 469890. Дискретный уровнемер / А.А. Азимов, Ш.М. Гулямов, И.Б. Хамадов. Заявл. 18.10.1973. Опубл. 05.05.1975 // Б.И. 1975. № 17.

  19. Пат. РФ № 2193165. Дискретный уровнемер / Г.В. Поляев, П.В. Тельминов, В.А. Цымбалист. Заявл. 23.03.2001. Опубл. 20.11.2002 // Б.И. 2002. № 32.

  20. ГОСТ 427-75. Линейки измерительные металлические. Технические условия. Введен в действие с 01.01.1977. М.: Стандартинформ, 2007.

  21. Advanced liquid-metal thermal-hydraulic research for MYRRHA / K. Van Tichelen, G. Kennedy, F. Mirelli, A. Marino, A. Toti, D. Rozzia, E. Cascioli, S. Keijers, P. Planquart // Nucl. Technol. 2020. V. 206. Is. 2: Selected papers from the 2018 Intern. Topical Meeting on Advances in Thermal Hydraulics (ATH 2018). Hilton Orlando Bonnet Creek. Orlando, FL, USA, 11–15 Nov. 2018. P. 150–163. https://doi.org/10.1080/00295450.2019.1614803

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал