Ядерно-магнитный расходомер-релаксометр для контроля расхода и состояния теплоносителя в первом контуре ядерного реактора подвижного объекта

Обоснована необходимость повышения точности измерения расхода теплоносителя в первом контуре ядерного реактора для подвижных объектов. Показано, что в настоящее время в ядерных энергетических установках подвижных объектов не контролируется состояние теплоносителя в режиме реального времени. Рассмотрены проблемы, возникающие при контроле расхода теплоносителя различными моделями расходомеров в первом контуре ядерного реактора. Установлено, что решить данные проблемы позволяет применение ядерно-магнитных расходомеров. Разработана конструкция ядерно-магнитного расходомера-релаксометра меточного типа с использованием для регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса модуляционной методики при модуляции магнитного поля в зоне размещения катушки нутации. Предложены методы измерения времён продольной и поперечной релаксаций текущего теплоносителя. Представлены результаты исследования расхода и времён релаксации текущего в трубопроводе модельного раствора. Модельный раствор содержит химические элементы, из которых состоит теплоноситель для ядерных реакторов подвижных объектов. Установлено, что погрешность измерения этих параметров не превышает 1 %. Показана перспективность использования разработанной конструкции ядерно-магнитного расходомера-релаксометра в первом контуре ядерного реактора подвижного объекта.

1. Sergeev V., Anikina I., Kalmykov K., Energies, 2021, vol. 14, 2685. https://doi.org/10.3390/en14092685

2. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Кирюхин А. В. Ядерно-магнитные расходомеры-релаксометры для контроля расхода и состояния теплоносителя и питательной воды на АЭС // Атомная энергия. 2019. Т. 127. № 5. С. 250–255.

3. Dong Z., Liu M., Jiang D., Huang X., Zhang Y., Zhang Z., Energies, 2018, vol. 11, 2782. https://doi.org/10.3390/en11102782

4. Гулевич А. В., Декусар В. М., Чебесков А. Н., Кучинов В. П., Волошин Н. П. Возможность экспорта быстрых реакторов в условиях международного режима ядерного нераспространения // Атомная энергия. 2019. Т. 127. № 3. С. 171-176.

5. Elistratov V. V., Diuldin M. V., Denisov R. S., IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2018, vol. 180, no. 1, 012006. https://doi.org/10.1088/1755-1315/180/1/012006

6. Савченко А. В., КостылевВ. П., БобыльА. В., Шварц М. З., Евстигнеев М. А. Влияние толщины базы на эффективность фотопреобразования текстулированных солнечных элементов на основе кремния // Письма в Журнал технической физики. 2018. Т. 44. № 19. С. 40–49. https://doi.org/10.21883/PJTF.2018.19.46681.17362

7. Абрамов Л. В., Бакланов А. В., Бахметьев А. М. и др. Опыт АО «ОКБМ Африкантов» в развитии методов и программ анализа надежности и вероятностного анализа безопасности ядерных установок // Атомная энергия. 2020. T. 129. № 2. C. 105–110.

8. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Величко Е. Н., Карсеев А. Ю. Волоконно-оптическая система имитации аварий в контурах охлаждения атомной энергетической установки // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 3. С. 4–9.

9. Lee K.-H., Kim M.-G., Lee J.I., Lee P.-S., Energies, 2015, vol. 8, 11470. https://doi.org/10.3390/en81011470

10. Семенихин А. В., Саунин Ю. В., Рясный С. И. Методика определения достоверности внутриреакторного контроля ВВЭР в режиме реального времени // Атомная энергия. 2018. T. 124. № 1. C. 8–13.

11. Dayev Zh. A., Latyshev L. N., Flow Measurement and Instrumentation, 2017, vol. 56, pp. 18–22. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2017.07.001

12. Dong Z., Li B., Li J., Zhang Y., Zhang Z., Energy, 2021, vol. 221, 119906. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.11990613.

13. Марусина М. Я., Базаров Б. А., Галайдин П. А., Марусин Н. П., Силаев А. А., Закемовская Ю. Е., Мустафаев Ю. Н. Синтез градиентной системы мультифазного расходомера // Измерительная техника. 2014. № 5. С. 68–72.

14. D’yachenko S. V., Zhernovoi A. I., Technical Physics, 2016, vol. 61, no. 12, pp. 1835–1837. https://doi.org/10.1134/S1063784216120112

15. Gizatullin B., Gafurov M., Vakhin A., Rodionov A., Mamin G., Orlinskii S., Mattea C., Stapf S., Energy and Fuels, 2019, vol. 33, no. 11, 10923. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.9b03049

16. Zargar M., Johns M. L., Aljindan J. M., Noui-Mehidi M. N., O’Neill K. T., SPE Production and Operations, 2021, vol. 36, no. 2, pp. 423–436. https://doi.org/10.2118/205351-PA

17. Deng F., Xiong C., Chen S., Chen G., Wang M., Liu H., Zhang J., Xiao L., Petroleum Exploration and Development, 2020, vol. 47, no. 4, pp. 855–866. https://doi.org/10.1016/S1876-3804(20)60101-X

18. Вельт И. Д., Михайлова Ю. В. Магнитный расходомер жидкихметаллов // Измерительная техника. 2013. № 3. C. 24–28.

19. Неронов Ю. И., Серегин Н. Н. Определение разности экранирования протонов воды и водорода и оценка абсолютного экранирования протонов в воде // Измерительная техника. 2012. № 11. С. 41–45.

20. O’Neill K. T., Brancato L., Stanwix P. L., Fridjonsson E. O., Johns M. L., Chemical Engineering Science, 2019, vol. 202, pp. 222– 237. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.03.018

21. Fridjonsson E. O., Stanwix P. L., Johns M. L., Journal of Magnetic Resonance, 2014, vol. 245, pp. 110–115. https://doi.org/10.1016/j.jmr.2014.06.004

22. Elkins C. J., Alley M. T., Express Fluids, 2007, vol. 43, pp. 823– 858. https://doi.org/10.1007/s00348-007-0383-2

23. Давыдов В. В. О некоторых особенностях исследования ядерным магнитным резонансом потоков жидких сред // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 121. № 1. С. 20–27. https://doi.org/10.7868/S0030403416070096

24. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. Малогабаритный меточный ядерно-магнитный расходомер для измерения быстроменяющихся расходов жидкости // Измерительная техника. 2015. № 3. С. 48–51.

25. Davydov V. V., Dudkin V. I., Karseev A. Yu., Vologdin V. A., Journal of Applied Spectroscopy, 2015, vol. 82, no. 6, pp. 1013–1019. https://doi.org/10.1007/s10812-016-0220-6

26. Leshe A., Nuclear induction, Veb Deustscher Verlag Der Wissenschaften, Berlin, 1963, 864 p.

27. Абрагам А. Ядерный магнетизм / Пер. с англ. под ред. Г. В. Скроцкого. М.: Издательство иностранной литературы, 1963. 551 c.

28. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. Малогабаритный ядерно-магнитный релаксометр для экспресс-контроля состояния жидких и вязких сред // Измерительная техника. 2014. № 8. С. 44–48