- Лабораторные стенды для испытаний источников пара цезия и цезиевых систем петлевых каналов
Во всех организациях, занимающихся разработкой петлевых каналов для реакторных испытаний термоэмиссионных ЭГС в той или иной мере проводилась экспериментальная отработка отдельных узлов или всего ГПРТ, а также моделирование всей цезиевой системы ПК. Наибольший размах экспериментальные исследования и отработка приобрели после осознания необходимости перехода от термостатных цезиевых систем к той или иной динамической цезиевой системе. Достаточно широкий фронт этих работ был связан также с тем, что «с ходу» не удалось быстро создать надежно работающие динамические цезиевые системы.
По-видимому, первый большой комплекс стендовых исследований циркуляционных ГПРТ в нашей стране был выполнен в РКК «Энергия» в 1978-1979 гг. [117, 118]. Были предложены и в стендовых условиях отработаны динамические системы на основе фитильной тепловой трубы и циркуляционная испарительно-конденсационная система с дроссельными устройствами в зоне испарения и конденсации и разделенными трактами потоков пара и сконденсировавшегося цезия. Комплекс стендовых испытаний нескольких модификаций динамического ГПРТ был выполнен в НИИ НПО «Луч» [119]. В 80-х, а затем и в 90-х годах были выполнены детальные теплофизические исследования ГПРТ с разделенными полостями пара и сконденсировавшегося цезия в ФЭИ [120, 121]. Исследования ГПРТ на основе газорегулируемой тепловой трубы проводились в СФТИ |122]. В каждой из этих организаций были созданы соответствующие стенды для отработки ГПРТ и других цезиевых систем.
В НИИ НПО «Луч» существовала специальная база для стендовой отработки цезиевых систем, особенностью которой была возможность проводить представительские испытания этих систем при отработке реальных одноэлементных ЭГС с электронагревом. Следует подчеркнуть, что испытывался не только ГПРТ, а вся цезиевая система, причем ТЭП (или одноэлементная ЭГС) следует признать самым чувствительным датчиком давления пара цезия. Схема стенда для отработки цезиевой системы приведена на рис. 2.37.
Исследования ГПРТ в ФЭИ проводились на специальном лабораторно-испытательном стенде и были направлены на исследование процессов тепломассопереноса в такой сложной системе, как циркуляционный ГПРТ совместно с трактами подачи пара цезия на вход в ЭГС и устройствами подсоединения к вакуумной системе [121]. Испытываемый ГПРТ был препарирован следующими измерительными системами:
электроразрядными датчиками давления пара цезия, размещенными в месте предполагаемого подсоединения к ЭГС;
уровнемером, выполненном на базе капиллярной трубки;
пробоотборником со шлюзовой камерой для периодического определения выноса цезия в вакуумный тракт за заданный временной интервал испытаний;
участком для измерения газодинамического потока газов, идущих из ГПРТ;
устройством для подачи аргона регулируемого давления, имитирующего газовыделение из ЭГС.
Рис. 2.37. Схема стенда для отработки вакуумно-цезиевой системы петлевых каналов с модельным ТЭП:
1 — ампула с цезием, 2 — узел вскрытия ампулы с цезием; 3 — конденсатор пара цезия; 4 — макет цезий-вакуумной системы петлевого канала, 5 — зона испарения ГПРТ, 6 — датчик давления пара цезия, 7 — вакуумная камера; 8 — коллектор макета ЭГЭ, 9 — эмиттерная оболочка макета ЭГЭ со встроенным электронагревателем, 10 — макет ЭГЭ, 11 — резервный конденсатор пара цезия, 12 — вакуумный вентиль, 13 — ресивер; 14 — вакуумный насос типа НОРД, 15 — вакуумный насос типа ТМН; 16 — датчик вакуума
Для паспортизации системы подачи пара цезия петлевых каналов в ФЭИ был создан специальный рабочий участок, в состав которого входил циркуляционный ГПРТ, используемый в ПК, тракт подачи рабочего тела в ЭГС, идентичный по геометрии и материалам с аттестуемым ПК, четыре предварительно отградуированных датчика давления пара цезия (механические и разрядные), система масс-спектрометрического контроля, система количественной оценки газовыделения, система напуска инертных газов, система нагрева и измерений [120, 121]. Испытания ГПРТ моделировали режим петлевых испытаний и включали три этапа:
термовакуумную подготовку ГПРТ в составе модели петлевого канала, которая проводится при изготовлении ПК на технологических стендах на участке сборки и выходного контроля ПК;
имитация и исследования системы подачи рабочего тела в ПК, которая проводится на реакторе АМ при выводе ПК на энергетический режим работы. При этих испытаниях экспериментально определялись газодинамические потоки, состав спектра масс десорбирующихся из ГПРТ газов, давление газов в месте подсоединения ЭГС;
исследование работы ГПРТ и системы в момент вскрытия ампулы с цезием и после него. Здесь экспериментально определялись давление пара цезия и их связь с температурами, динамика переходных процессов и штатные режимы работы.
