The cell for electron irradiation of stressed steel samples in a supercritical water flow for corrosion evaluation

To study experimentally the stress enhanced corrosion of structural materials in a water coolant flow under electron irradiation, a novel design of the target irradiation cell was developed. The stress application scheme is described and the stress-strain state of samples is calculated. Hydraulic resistance of the stainless steel 12X18H10T samples loaded cell has been measured at a dedicated facility and is discussed in terms of hydraulic and hydrodynamic models. System Thermal Hydraulics calculations have shown the device capability to operate efficiently in a natural convection driven Supercritical Water Circulation Loop.З метою експериментального вивчення посиленої корозії конструкційних матеріалів у потоці водного теплоносія під опроміненням електронами розроблена нова конструкція мішеневої камери. Описана схема прикладання напруги та розрахований пружно-деформований стан зразків. Гідравлічний опір камери зі зразками з нержавіючої сталі 12Х18Н10Т був виміряний на спеціальній установці й обговорювався з точки зору гідравлічних та гідродинамічних моделей. Термогідравлічні розрахунки продемонстрували спроможність пристрою ефективно функціонувати в надкритичній водній циркуляційній петлі з природною конвекцією.С целью экспериментального изучения усиленной коррозии конструкционных материалов в потоке водного теплоносителя под облучением электронами разработана новая конструкция мишенной камеры. Описана схема приложения напряжений и рассчитано напряженно-деформированное состояние образцов. Гидравлическое сопротивление камеры с образцами из нержавеющей стали 12Х18Н10Т было измерено на специальной установке и обсуждалось с точки зрения гидравлических и гидродинамических моделей. Термогидравлические расчеты продемонстрировали способность устройства эффективно функционировать в сверхкритической водной циркуляционной петле с естественной конвекцией

Supercritical water convection loop control system

The Convection Loop control system for research of water parameters in supercritical and "nearby" critical state is considered. Results of experiments are presented.Разработана и изготовлена система управления сверхкритической конвекционной водной петлей. Представлены структурная схема и характеристики системы управления. Выбраны режимы управления для проведения экспериментов. Приведены результаты экспериментов со сверхкритической конвекционной водной петлей на ускорителе ЛУ-10.Розроблена і виготовлена система управління надкритичною конвекційною водною петлею. Представлені структурна схема та характеристики системи управління. Обрано режими управління для проведення експериментів. Наведено результати експериментів з надкритичною конвекційною водною петлею на прискорювачі ЛУ-10

Temperature control system of two section electron LINAC-40

The temperature control system of the accelerator provides thermal stabilization of the two accelerating sections and the injector. The system consists of 7 temperature-sensitive elements, up to 8 transducers of water flow through the objects being cooled and the detector of the water level in the tank. The microprocessor complex ADAM 5511 and the commercial thyristor controllers are used for analysis of signals from the transducers and for temperature control. Information of the process parameters is displayed on the local control desk, as well as, via the RS-485 port is transferred to the accelerator control room.Система термостатирования ускорителя ЛУЭ-40, обеспечивает термостабилизацию двух ускоряющих секций и инжектора. В системе термостатирования имеется 7 датчиков измерения температуры, до 8 датчиков протока воды через охлаждаемые объекты и датчик уровня воды в баке. Для анализа сигналов от датчиков и регулирования температуры используется микропроцессорный комплекс АДАМ 5511 и тиристорные регуляторы РОТ-63. Информация о параметрах процессов выдается на местный пульт управления, а также через порт RS-485 в РС оператора ускорителя.Система термостатування прискорювача ЛПЕ-40, забезпечує термостабілізацію двох прискорюючих секцій та інжектора. У системі термостатування є 7 датчиків вимірювання температури, до 8 датчиків протоку води крізь охолоджувані об’єкти та датчик рівня води у баці. Для аналізу сигналів від датчиків та регулювання температури використовується мікропроцесорний комплекс АДАМ 5511 та тиристорні регулятори РОТ-63. Інформація о параметрах процесів видається на локальний пульт управління, а також через порт RS-485 у РС оператора прискорювача

Dispenser for water sampling from supercritical convection loop

Since 2009, the Kharkov Institute of Physics and Technology is working towards the development of equipment and methods for testing the materials for reactors SCWR (STCU project P4841). Supercritical water convection loop with a vessel, which is exposed to electron irradiation of the electron accelerator LU-10 (8…10 MeV, 10 kW), provides an opportunity to study corrosion and mechanical damage of sample materials. Small quantity water sample (1…3 ml) dispenser is designed for sampling the water out of the loop which is under 23.5 MPa pressure.С 2009 года в Харьковском физико-техническом институте ведутся работы, направленные на разработку оборудования и методологии для оценки реакторных материалов, предназначенных для реакторов SCWR (проект УНТЦ P4841). Специально разработана в ХФТИ сверхкритическая водяная конвекционная петля с камерой для облучения ускорителем электронов ЛУ-10 (8…10 МэВ, до 10 кВт) дает возможность изучения коррозии и механических повреждений материалов при облучении пучком электронов. Разработан дискретный дозатор для отбора проб воды (1…3 мл) из системы, находящейся под давлением 23,5 МПа.З 2009 року в Харківському фізико-технічному інституті ведуться роботи, що спрямовані на розробку устаткування та методології для оцінки реакторних матеріалів, призначених для реакторів SCWR (проект УНТЦ P4841). Спеціально розроблена в ХФТІ суперкритична водяна конвекційна петля з камерою для опромінення прискорювачем електронів ЛУ-10 (8…10 МеВ, до 10 кВт) дає можливість вивчення корозії і механічних пошкоджень матеріалів при опроміненні пучком електронів. Розроблено дискретний дозатор для відбору проб води (1…3 мл) з системи, яка знаходиться під тиском 23,5 МП

Regimes of irradiation by electrons of samples of materials in supercritical water convection loop

The specially designed in the NSC KIPT Supercritical Water Convection Loop (SCWCL) with an irradiation chamber coupled to an electron accelerator LPE-10 gives an opportunity for corrosion and mechanical tests of materials under electron irradiation. Specimens in water flow are irradiated by the 10 MeV/10 kW electron beam of the LPE-10 linear accelerator at 23…25 MPa and 350…400°C. Presented are the irradiation regime parameters for the 500 hours long work session of the SCWCL.Спеціально розроблена в ХФТІ надкритична водяна конвекційна петля (НВКП) з камерою опромінення, яка зв’язана з прискорювачем електронів ЛПЕ-10, дозволяє проводити корозійні тести потенційних конструкційних матеріалів реакторів IV покоління з надкритичним водяним охолодженням (SCWR) під опроміненням. Зразки в потоці води при 350…400°C, 23…25 МПа опромінюються 10 МеВ/10 кВт електронним пучком лінійного прискорювача ЛПЕ-10. Приводяться параметри режимів опромінення зразків під час 500-годинного сеансу роботи НВКП.Специально разработанная в ХФТИ сверхкритическая водяная конвекционная петля (СВКП) с камерой облучения, связанная с ускорителем электронов ЛУЭ-10, позволяет проводить коррозийные тесты потенциальных конструктивных материалов реакторов IV поколения со сверхкритическим водяным охлаждением (SCWR) под облучением. Образцы в потоке воды при 350…400°C, 23…25 МПа облучаются электронным пучком 10 МэВ/10 кВт линейного ускорителя ЛУЭ-10. Приводятся параметры режимов облучения образцов во время 500-часового сеанса работы СВКП

Research of the state of internal surfaces of a supercritical water loop after a session of irradiation

Made of austenitic steel at the NSC KIPT, the supercritical water convection loop Loop-1a was running for more than 500 hours in the first experimental session (in 2011). The materials tested in the loop were placed into a stream of water (more than 50 g/s) at a temperature of 350…400°C, a pressure of 23… 25 MPa, and were irradiated by an electron beam with an energy of 10 MeV. Sediments that emerged on the inner surface of the loop were examined. The sediment mainly consisted of compounds of calcium and iron mixed with other elements. There is a possibility to increase corrosion induced by radiation due to dislocation damage, hydrogenation of metal and under the impact of active oxygen.Виготовлена з аустенітної стали в ННЦ ХФТІ надкритична водяна конвекційна петля Loop-1a в першому експериментальному сеансі (2011 рік) пропрацювала понад 500 год. Випробовувані у петлі матеріали перебували в потоці води (понад 50 г/с) при температурі 350…400°C, тиску 23…25 МПа і опромінювалися електронним пучком енергією 10 МеВ. Досліджували відкладення на внутрішній поверхні петлі, які складаються в основному із сполук кальцію і заліза з домішкою інших елементів. Можливе посилення корозії під дією випромінювання за рахунок дислокаційних ушкоджень, насичення воднем і активного кисню.Изготовленная из аустенитной стали в ННЦ ХФТИ сверхкритическая водяная конвекционная петля Loop-1a в первом экспериментальном сеансе (2011 год) проработала более 500 ч. Испытываемые в петле материалы находились в потоке воды (более 50 г/с) при температуре 350…400°C, давлении 23… 25 МПа и облучались электронным пучком энергией 10 МэВ. Исследовали отложения на внутренней поверхности петли, которые состоят в основном из соединений кальция и железа с примесью других элементов. Возможно усиление коррозии под действием излучения за счет дислокационных повреждений, наводорoживания и активного кислорода

Some results of research of chemical processes in a supercritic convectional water loop under electron exposure

The specific heat of water at the critical point increases abruptly and therefore supercritical water (SCW) can effectively cool a nuclear reactor, it would be promising to use SCW in nuclear energy. However, at high temperatures and due to radiolysis in which, along with hydrogen, oxygen, free electrons, hydrogen peroxide and free radicals are formed, SCW has increased corrosion activity.Питома теплоємність води в критичній точці стрибкоподібно збільшується, і тому надкритична вода (НКВ) може ефективно охолоджувати ядерний реактор. Було б перспективно використовувати НКВ у ядерній енергетиці. Однак при високій температурі і за рахунок радіолізу, при якому поряд з воднем, киснем, вільними електронами утворюються пероксид водню і вільні радикали, НКВ має підвищену корозійну активність.Удельная теплоемкость воды в критической точке скачкообразно увеличивается, и поэтому сверхкритическая вода (СКВ) может эффективно охлаждать ядерный реактор. Было бы перспективно использовать СКВ в ядерной энергетике. Однако при высокой температуре и за счет радиолиза, при котором наряду с водородом, кислородом, свободными электронами образуются пероксид водорода и свободные радикалы, СКВ имеет повышенную коррозионную активность