Математическая модель акустического тракта эхо-импульсного метода измерения геометрических параметров тепловыделяющей сборки ядерного реактора в приближении геометрической акустики

   Рассмотрен принцип определения размеров при инспекции облученных ТВС ультразвуковым эхо-импульсным методом. Приведены факторы, влияющие на траекторию распространения ультразвука в среде и обусловленные наличием остаточного тепловыделения у ТВС. В приближении геометрической акустики разработана математическая модель акустического тракта ультразвукового датчика. Среда, в которой распространяется ультразвук, рассматривается в приближении плоскопараллельной слоистой среды жидкости с монотонным изменением температуры и плотности воды от слоя к слою. Предполагается, что температура воды между датчиками и поверхностью ТВС определяется конвективным теплообменом между ТВС и водой бассейна выдержки АЭС. Модель учитывает нестабильность скорости звука и рефракцию ультразвуковых волн при наклонном падении волн на поверхность. Предложенная авторами модель позволяет исследовать акустический тракт при ультразвуковом эхо-импульсном методе. Данную модель можно использовать при разработке систем контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000.

1. Павлов С. В. Методология материаловедческих исследований ТВС и ТВЭЛов ВВЭР для оперативного сопровождения внедрения нового топлива на АЭС / С. В. Павлов // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2014. – № 3. – С. 25–34.

2. Павлов С. В. Неразрушающая диагностика состояния элементов активных зон ядерных реакторов: монография / С. В. Павлов, А. В. Сухих, С. С. Сахаров. – Димитровград: ДИТИ НИЯУ МИФИ, 2015. – 320 с.

3. Павлов С. В. Неразрушающие ультразвуковые методы исследований облученного топлива ядерных реакторов / С. В. Павлов. – Димитровград: ОАО “ГНЦ НИИАР”, 2013. – 256 с.

4. Xu Yuanhuan, Nie Yong. Distortion Measurement for Fuel Assemblies with Ultrasonic Technique” Post-Irradiation Examination and In-Pile Measurement Techniques for Water Reactor Fuels. Vienna: IAEA, 2009, IAEA-TECDOC-CD-1635.

5. Горбатов А. А. Акустические методы измерения расстояний и управления / А. А. Горбатов, Г. Е. Рудашевский. – М.: Энергоиздат, 1981. – 207 с.

6. Ермолов И. Н. Теория и практика ультразвукового контроля / И. Н. Ермолов. – М.: Машиностроение, 1981. – 240 с.

7. Павлов С. В. Изменение изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации / С. В. Павлову // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2016. – № 3. – С. 42–52.

8. Павлов С. В. Методы и средства исследований ТВС ВВЭР для экспериментального сопровождения внедрения нового топлива на АЭС: дис. … д-ра техн. наук: 05. 14. 03 / Павлов Сергей Владленович. – Димитровград, 2015. – 339 с.

9. Павлов С. В. Исследование влияния естественной конвекции на результаты измерения геометрических характеристик твэлов и тепловыделяющих сборок ультразвуковыми методами в условиях бассейнов выдержки: препринт / С. В. Павлов [и др.] – Димитровград: НИИАР, 1991. – 28 с.

10. Бражников Н. И. Ультразвуковые методы / Н. И. Бражников ; под общ. ред. Н. Н. Шумиловского. – М.; Л.: Энергия, 1965. – 248 с.

11. Выборнов Б. И. Ультразвуковая дефектоскопия / Б. И. Выборнов. – М.: Металлургия, 1985. – 256 с.

12. Свердлин Г. М. Прикладная гидроакустика / Г. М. Свердлин. – Л.: Судостроение, 1976. – 280 с.

13. Воронина А. В. Методика и программа расчета скорости звука в воде в условиях естественной конвекции у поверхности тепловыделяющих сборок ядерных реакторов / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Вестник Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ”. – 2019. – Т. 8. – № 5. – С. 465–472. doi: 10.1134/S2304487X19050080