Design-Experimental Method for Determination of Thermocouple Inertia within the Pre-Reactor Tests of Fuel Rods Samples

Reactor experiments play a crucial role in studying the properties of candidate fuel rod materials for designed nuclear power facilities. To obtain information on real-time temperature changes of experimental fuel rod samples, they are instrumented with thermocouples. Correctness of the measurements performed depends on various factors, among which the quality of thermocouple mounting on the surface of the tested sample is important. In preparation for fuel experiments in the IR-8 reactor National Research Centre “Kurchatov Institute” pre-reactor tests of experimental fuel rods and their models should be performed. The paper considers the calculation-experimental method, its application allows to obtain the inertia values of thermocouples fixed on the control object in different ways. Requirements to the inertia of thermocouples used in tests are determined with the reference to parameters of nonstationary processes under study. Comparison between obtained values of the total inertia of fixed thermocouples and the experimental model can also be used to draw conclusions about the mounting quality. To work out the method of inertia determination, a special laboratory stand was developed, through which experimental values were obtained for thermocouples fixed in two different ways on the sample surface. The description and results of approbation of analytical model to determine the error of sample temperature measurements by thermocouples are described. The possibilities of using the developed calculation-experimental method when preparing reactor investigations of prototype fuel rods are considered.

1. Абрамов А.Н., Арефинкина С.Е., Бабенко А.В., Герстле А.Д., Ерак Д.Ю., Ефремов П.К., Михин О.В., Мурашов В.Н., Насонов В.А., Седов А.А., Яковлев В.В. Особенности проведения на реакторе ИР-8 ампульных испытаний опытных твэлов в условиях естественной конвекции. Тез. докл. Межотраслевой научно-технической конференции “Реакторные материалы атомной энергетики”. 11–15 сентября 2023 г. Екатеринбург. 2023. Москва: “Перо”.

2. Erak D.Yu., Arefinkina S.E., Nasonov V.A., Yakovlev V.V., Mikhin O.V., Sedov A.A., Pesnya Yu.E., Trofimchuk V.V., Abramov A.N., Babenko A.V // Proc. 13th Int. Conf. WWER Fuel Performance, Modelling and Experimental Support. Sept. 15–21, 2019. Nessebar, Bulgaria. P. 332335.

3. Лысиков Б.В., Прозоров В.К. Термометрия и расходометрия ядерных реакторов. Техника ядерных реакторов. Вып. 17. 1985. Москва: Энергоатомиздат.

4. Самойлов А.Г., Волков В.С., Солонин М.И. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов: учеб. для вузов. 1996. Москва: Энергоатомиздат.

5. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. 2-е изд., перераб. 1990. Ленинград: Энергоатомиздат. Ленингр. отд.

6. Кондратьев Г.М., Дульнев Г.Н., Платунов Е.С., Ярышев Н.А. Прикладная физика: Теплообмен в приборостроении. 2003. СПб: СПбГУ ИТМО.

7. Ерак Д.Ю., Яковлев В.В., Мурашов В.Н., Насонов В.А., Буслаев В.С., Можаев А.А., Михин О.В., Ничипоренко Ю.Б. Развитие техники ускоренных радиационных испытаний конструкционных материалов с использованием уникальной установки – реактора ИР-8. Препринт ИАЭ-6648/4. 2010. Москва.

8. Мурашов В.Н., Яковлев В.В. и др. Расчетно-экспериментальное исследование температур в центре твэлов с топливом из двуокиси урана. Препринт ИАЭ-2936. 1978. Москва.

9. Кокорев Л.С., Харитонов В.В. Теплогидравлические расчеты и оптимизация ядерных энергетических установок: учеб. пособие для вузов. Под ред. Субботина В.И. 1986. Москва: Энергоатомиздат.

10. Петухов В.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. 1986. Москва: Атомиздат.

11. Лыков А.В. Теория теплопроводности. 1967. Москва: “Высшая школа”.