TW3

Z Enpedie
Přejít na: navigace, hledání
Sonda TW3
Počet vzorků 2 ks
Materiál pokrytí vzorku beryllium
Účel vzorku testování primární stěny (First Wall) obalu (Blanketu) fúzního reaktoru ITER
Požadovaný tepelný tok 0.5 MW/m2
Nominální příkon topných panelů 9,2 kW
Max. tlak He v sondě 110 kPa
Min. tlak He v sondě 55 kPa
Průtok chladící vody 2,6 m3/h
Provozovatel Centrum výzkumu Řež s.r.o.
Datum spuštění 19. ledna 2012
Datum ukončení 10. července 2012

Obsah

Obecně

Tato experimentální sonda slouží k dlouhodobému testování vzorků PFW na cyklickou tepelnou únavu v podmínkách reaktoru LVR-15. Vzorek PFW (Primary First Wall) představuje část obložení stěny vnitřního obalu (tzv. Blanketu) toroidu fúzního reaktoru. Vývoj a provoz zařízení s označením TW3 je hrazen z prostředků organizace EFDA (European Fusion Development Agreement). Označení sondy TW3 bylo zvoleno podle kódu úkolu, TW3-TVB-INPILE.

Cíl testování

Schéma sondy TW3
Cílem testování je ověření spolehlivosti spoje HIP mezi beryliovými destičkami a podkladem ze slitiny CuCrZr při vysoko cyklové tepelné únavě v reaktoru LVR-15. Požadovaná hodnota tepelné zátěže vzorků je 0.5 MW/m2, tomu odpovídá příkon topného panelu o hodnotě cca 9 - 10 kW pro oba dva vzorky.

Vzorky a celá konstrukce sondy budou navíc při aktivním provozu vystaveny neutronovému a gama záření za aktivní zóny reaktoru LVR-15.

Sonda

Uvnitř sondy jsou nad sebou umístěny dva vzorky PFW propojené potrubím z nerez oceli pro průtok chladící vody. Vzorky jsou s potrubím spojeny pomocí svarů a tvoří nerozebíratelný samonosný celek.

Sonda TW3 bez pláště
Ohřev vzorků zajišťuje elektricky napájený grafitový topný panel společný pro oba vzorky, který je připevněn na třech místech dvojicemi měděných šroubů upevněn ke vzorkům a tvoří tak úplnou sestavu vestavby sondy.

Plášť sondy je vyroben z nerezového ocelového plechu o tloušťce 4 mm. Spodní část sondy je tvořena patkou zapadající do mříže v aktivní zóně reaktoru a navíc je zde umístěn výstup chladící vody. V horní části sondy jsou umístěny průchodky pro napájecí kabely topného panelu, napojení pro vstup chladící vody a průchodka pro snímače teploty chladící vody na výstupu.

Těsnost sondy proti průniku vody do pracovního prostoru sondy je zajištěna jednak heliovou zkouškou na těsnost u všech spojů a průchodek, jednak udržováním stálého provozního minimálního přetlaku He v sondě.

Chlazení sondy vodou

Průtok chladící vody potrubím sondy je zabezpečen bazénovou vodou reaktoru pomocí tlakového spádu o velikosti 20 kPa vyvozeném hlavními cirkulačními čerpadly reaktoru LVR-15. Velikost průtoku je nepřetržitě měřena průtokoměrem. Sonda nemá vlastní čerpadlo či chladicí okruh, využívá kapacity cirkulačních čerpadel reaktoru LVR-15.

Plynové hospodaření

Protože grafitový topný panel pracuje při teplotě nad 2000 °C, musí být vnitřní pracovní prostor naplněn čistým heliem bez obsahu O2 , vlhkosti popř. jiných nečistot. Vnitřní prostor sondy se napřed pomocí vývěvy vyvakuuje a potom teprve naplní heliem.

Plynové hospodářství se skládá ze dvou vzájemně propojených okruhů. Prvním okruhem je zabezpečeno vakuování vnitřního pracovního prostoru sondy, druhým okruhem je zajištěn tlak helia ve vnitřním pracovním prostoru sondy. Maximální hodnota přetlaku je zajištěna odpouštěním helia z tlakové lahve přes redukční ventil, hodnota absolutního tlaku v sondě je měřena elektrickým snímačem tlaku.

Okruh vyvakuování je napojen na systém ventilace reaktoru, který zabezpečí odvod helia vyčerpaného vývěvou z vnitřního prostoru sondy nacházející se v aktivní zóně reaktoru LVR-15.

Pojistný ventil chrání plášť sondu před deformací způsobenou špatně nastaveným tlakem helia nebo selháním redukčního ventilu na tlakové lahvi He.

Napájení sondy

Topný panel je napájen dvěma do série řazenými zdroji. Soustava je odzkoušena a seřízena v rozsahu výkonu 0 – 10 kW. Měřené hodnoty proudu a napětí jsou zobrazovány v programu SpecView na monitoru řídícího PC a zaznamenávány. Zobrazovány a archivovány jsou též aktuální hodnoty elektrického odporu topného panelu.

Průběh experimentu

Účelem experimentu je provést 20 000 zátěžových cyklů, přičemž jeden cyklus trvá 7 minut. Sonda TW3 byla do reaktoru LVR-15 vložena 16. ledna 2012. 100 % nominálního výkonu (tj. 9,2 kW) dosáhla v 13:10, 19. ledna 2012.

Ovládání sondy TW3 v programu SpecView
Hranici 5 000 cyklů překročila sonda 5. března 2012. V polovině experimentu, při 10 000 cyklech, se poté nalézala 18. dubna 2012.

Budoucnost sondy

Sonda je vybavena aktivačními detektory, které budou po ukončení provozu sloužit k přesnému určení aktivity sondy a absorbované dávce v dpa.

Po dosažení 20 000 cyklů bude sonda přesunuta do mokrého zásobníku reaktoru LVR-15, kde dojde k jejímu chlazení a poklesu aktivity – tato doba je očekávána v řádu 2 - 6 měsíců. Konkrétní délka závisí na měření aktivity. Po dosažení stanové míry záření ze sondy, bude TW3 založena do horkých komor, kde bude předem připraven přípravek na její hrubé rozřezání.

Při něm dojde k oddělení ozářených vzorků z těla sondy (od trubek chladicí vody) - obal sondy, topný panel a další vnitřní vestavba sondy (kromě vzorů) bude likvidována jako radioaktivní odpad; samotné vzorky budou převezeny do polohorkých komor (vedlejší provoz k reaktoru, spadají pod ÚJV), kde budou chladicí trubky vzorků začištěny a zaříznuty - vzorky totiž půjdou na další testování do Juelichu, kde vyžadují velmi hladké ukončení chladicích trubek, kvůli přívodu jejich chladicí vody.

Po začištění trubek budou testovací destičky uloženy do transportního obalu a odvezeny do Forschungszentrum Jülich, na zařízení JUDITH-1, kde budou vzorky vystaveny dalšímu tepelnému namáhání, tentokrát od elektronového děla a na mnohem vyšší tepelné toky (jednotky až desítky MW/mm2).

Obdobné projekt

Projekt s totožným cílem i parametry probíhal v roce 2008 v Rusku na reaktoru RBT-6 v NIIAR Dimitrovgrad, kde bylo dosaženo v neutronovém poli pouze 3 700 cyklů zahřívání. Centru výzkumu Řež se volbou vhodného topného panelu a díky bohatým zkušenostem podařilo tuto hranici mnohonásobně překonat.

Externí odkazy

  1. [Stránky Forschungszentrum Jülich o JUDITH-1]
  2. [Zpráva z obdobného ruského projektu]