J.E.N. 557Sp ISSN 0081-3397

SIMULACIÓN EN CIRCUITOS DE AGUA

DE CAPSULAS DE IRRADIACIÓN DE

BARRAS COMBUSTIBLES

por

LÓPEZ, J.

MONTES, M.

SERRANO, J. .

HAEFNER, H.E.

JUNTA DE ENERGÍA NUCLEAR

MADRID,1984

CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES

E1 1 .00; E37.00 'IRRADIATION CAPSULESFUEL RODSSIMULATORSFAST REACTORSCOMPARATIVE EVALÜATIONST CODESTEMPERATURE CONTROLFüEL PINS

Toda correspondencia en relación con este traba-jo debe dirigirse al Servicio de Documentación Bibliotecay Publicaciones, Junta de Energía Nuclear, Ciudad Uni-versitaria, Madrid-3, ESPAÑA,

Las solicitudes de ejemplares defc n dirigirse aeste mismo Servicio.

Los descriptores se han seleccionado del Thesaurodel INIS para-describir las materias que contiene este in-forme con vistas' a su recuperación, para más detalles consúltese el informe ULEA-lÑlS-12 (INIS: Manual de Indiza-cion) Y IAEA-INIS-13 (INIS: Tlaesauro) publicado por el Or-ganismo Internacional de Energía Atómica,

Se autoriza la reproducción de los resúmenes ana-líticos que- aparecen en esta publicación;

Este trabajo se ha recibido para su impresión enFebrero de 1-984.

Depósito legal ns M-11777-1984 I.S,B.N. 84-500-9844-0

Agradecimiento

Nuestro mayor reconocimiento a los Sres. M.de la Torre e I. Melches, de la Sección de Tecnologia del Sodio, bajo cuya dirección se han rea-lizado las operaciones de llenado de NaK, así como a los Sres. del Kernforschungszentrum de Karl_sruhe, G.W. Sebold, K. Philipp y 0. Jacobi por —sus diversas aportaciones técnicas a lo largo dela experiencia.

1.- INTRODUCCIÓN

2.- DISPOSITIVO DE IRRADIACIÓN SIMULADOR

2.1. Cápsula

2.2. Barra calefactora

2.3• Llenado de NaK .

1.6. Instrumentación

3.- CIRCUITO DE AGUA

ó.- SERIES DE ENSAYOS

ú .1. Determinación de la potencia calefactora

4.2. Variación de la potencia de la barra calefactora

4 .3• Variación del caudal refrigerante

4 • 4-• Variación de la temperatura del refrigerante

5.- INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS MEDIANTE EL CÓDIGO TECAP

5.1. Breve descripción del código

5.2. Comparación de las temperaturas medidas y calculadas

£.- CONCLUSIONES Y CONSIDERACIONES FINALES

BIBLIOGRAFÍA

TABLAS

FIGURAS

1.- INTRODUCCIÓN

Este trabajo se enmarca dentro del programa de irradiación de ba-rras combustibles para reactores rápidos, denominado IVO-FR2-Vg7,emprendido conjuntamente por el Centro de Investigaciones Nuclea-res de Karlsruhe y la Junta de Energía Nuclear, al amparo del convenio para el uso pacifico de la energía nuclear suscrito por laR.F.A. y España /l, 2/. El programa ha consistido en la irradia-ción de 30 varillas combustibles de óxidos mixtos de uranio y plutonio en el reactor FR2 de Karlsruhe, para el cual se han emplea-do 10 cápsulas (3 varillas por cápsula) del tipo "sodio-potasio ypared única" por emplear el autéctico 22% Na y 78% K de punto defusión a -II2 C, como medio transmisor del calor, y sólo una pa -red metálica (acero inoxidable) entre el metal liquido y el refrigerante.

Paralelamente a las irradiaciones, hemos venido realizando en laJ.E.N. una serie de ensayos "en frio"(out of pile)con el fin de -reproducir el comportamiento térmico de las cápsulas en el reac -tor, para lo que se han utilizado barras calefactadas eléctrica -mente en sustitución de las combustibles y un circuito de agua capaz de evacuar regularmente el calor generado.

La cápsula y la sección de ensayo han sido instrumentadas con 12termopares de Chromel Alumel de lmm de espesor, que han permitidoestablecer con precisión el perfil de temperaturas en el interiorde la cápsula.

Esta cápsula ha sido fabricada e instrumentada enteramente en laDivisión de Elementos Combustibles y el llenado de NaK ha corridoa cargo de la.Sección de Tecnología del Sodio.

Los resultados experimentales se han interpretado mediante el có-digo de cálculo TECAP, que calcula, entre otras magnitudes, las -temperaturas, dilataciones térmicas y tensiones en los distintosmedios materiales de una cápsula con geometría cilindrica, generación interna de calor y refrigeración exterior.

La potencia lineal máxima alcanzada en la barra calefactora ha sido de 215w/cm, habida cuenta de las limitaciones en la fuente dealimentación eléctrica del circuito (l5kw) y de la propia barra -calefactora, no (" .señada específicamente para esta experiencia.

Los ensayos realizados han venido a comprobar la curva de calibrado de la cápsula del tipo IVO-FR2-Vg7 en su Versión 1, es decir,la correlación entre: potencia lineal de la varilla, temperaturasuperficial de vaina y temperatura medida por los termopares ado-sados a ésta. Hasta ahora estas curvas de calibrado se han obtenido teóricamente, de ahí que los presentes resultados representenuna confirmación experimental del mayor interés.

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2.- DISPOSITIVO DE IRRADIACIÓN SIMULADOR

2.1. Cápsula

Una cápsula de irradiación del tipo IVO-FR2-Vg7 está constituidabásicamente por un confinamiento tubular en cuyo interior se al-bergan las varillas combustibles a irradiar, bañadas por un me -dio líquido (NaK) transmisor del calor. Con estas cápsulas se hapretendido reproducir las condiciones de potencia lineal y temperatura de vaina típicas de las zonas central y excrema superiorde una barra combustible en un reactor rápido.

La cápsula simuladora construida para estos ensayos obedece al -tipo IVO-FR2-Vg7 en su versión 1; emplea una barra calefactora -del mismo' diámetro que las varillas combustibles reales, si biende mucha mayor longitud. En las Figs. 1 y 2 se dan sendos corteslongitudinal y transversal.

Las dimensiones de los medios materiales según un corte transversal son las siguientes:

MedioMaterial

Barra calefactora

NaK

Tubo anticonvección

NaK

Tubo intermedio

NaK

Tubo de la cápsula

RadioInterior/cm/

0,38

0,505

0,525

0,65

0,95

1,2

RadioExterior/cm/

0,38

0,505

0,525

0,65

0,95

1,2

1,35

Material

Acero Inox. (I.4981)

NaK (78^ K)

Acero Inoxidable

NaK (78^ K)

Zircaloy

NaK (78$ K)

Acero Inox. (1.4571)

La cápsula simuladora tiene una longitud total de 1.355 ram, estan-do compuesta por las partes siguientes:

- 'Tubo de la cápsula de acero inoxidable del tipo 1.4571 de 27 mmde diámetro exterior, 1,5 mm de espesor, y una longitud de 1.155mm, con un tapón inferior y una cabeza soporte soldados al mismopor el procedimiento TIG.

- Tapón inferior de acero inoxidable, protegido por una caperuza,igualmente de acero inoxidable, que a su vez sirve de centradorrespecto al canal refrigerante.

- Tubo intermedio de zircaloy-2, compuesto por 10 partes de lOOmmde longitud cada una, y separadas entre sí por centradores de •=•—acero inoxidable. Estos centradores cumplen,además, la misión —propia con relación a la barra calefactora.

- Tubo anticonvección de 200 yum de espesor, compuesto por 10 par -tes de 78 mm de longitud cada una y separadas entre sí por los -centradores anteriormente citados.

- Barra calefactora de 1 ,^> mm de diámetro y 1.28 5 mm de longitud.Consta de tres partes: una. inferior fría de 455 nun, una calientecentral de 600 mm y una superior fría de 230 mm, que contiene laconexión eléctrica (30mm).

- Material transmisor del calor (NaK, 276 cm )

- Cámara de Helio de 20 cm

soporte y cabeza de cierre, unidas entre sí mediante sol-dadura blanda. La cabeza de cierre lleva 9 orificios destinadosal paso de los termopares y un décimo, de diámetro superior a —los anteriores, que alberga el tubo de llenado de NaK, a su vezsoldado a la cabeza de cierre por soldadura blanda.

La soldadura de la cabeza de cierre a la barra calefactora, ade-más de asegurar la estanqueidad, tiene la misión fundamental de •soportar el peso de la barra, quedando ésta libre por el extremoinferior, y permitiendo, de este modo, la libre dilatación térmica de la misma.

- 9 termopares, de los cuales 8 adosados a la barra calefactora y :

1 al tubo intermedio de zircaloy, atraviesan la cabeza de cierrea la cual van unidos por soldadura blanda.

2.2. Barra calefactora

La barra calefactora fue cedida por el KfK para estos ensayos, sibien no está diseñada específicamente para les mismos; tiene un —

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diámetro de 7,6 aun, igual que el de las varillas combustibles delexperimento de irradiación IVO, y una longitud total de 1.285 mm,con una zona caliente de 600 mm que puede suministrar como máxi-mo 24,3Kw de potencia con una resistencia de I,l8jl. Los termina -les electrices son, por un lado, un cilindro de cobre en la partesuperior de 30 ¡nin de longitud y 335 nim de diámetro, 7, por otro,la propia vaina de acero inoxidable del cipo 1 • 4-931 ; como calefactor se emplea una cinta de 4 x 0,3 mm de Vacromiun 70/30. En la -Pig. 3 s e muestra un esquema de la barra con los materiales y de=smás datos eléctricos.

La distribución axial de la barra calefactora ha originado cier -tos inconvenientes: por una parte, la excesiva longitud calientede 000 mm ha limitado a sólo 215 w/cm la potencia lineal de la —misma al sólo disponer de 15 Kw de potencia total instalada en elc ircuito,' y, tor- otra, la escasa longitud de la zona fría supe -rior y de los terminales eléctricos ha dificultado la mejor re —frigeración de esa zona y la colocación de ios terminales.

2•3• Llenado de NaK

El volumen de NaK en el interior de la cápsula hasta la cota pre-fijada se ha es"ciir.ado con toda precisión, teniendo en cuenta los .:espacios vacíos en cada una de las piezas contenidas en la cápsu-la. Se ha procurado que el NaK bañe toda la zona caliente de la -barra calefactora y que su nivel, en funcionamiento, no reduzca -excesivamente la cámara de Helio de la parte superior. El volumenobtenido de 276 cm ., permite una cámara de 111 mm de altura a 202C,suficiente para acomodar las dilataciones del ;TaK, estimadas en -50 mm a .la ponencia máxima alear-sable por la instalación ( 250w/cm) .

El llenado de NaK se efectuó por la parte superior a través del -biabo destinado a tal fin, procecliéndose, una vez terminada la operación de llenado y posterior presurización con He, a su estrangu1 amiento, corte y soldadura de su extremo. Finalmente, se compro-bó la estanqueidad del conjunto mediante detección de fugas de He.

La operación de llenado de NaK de la cápsula precisa el trasvaseprevio del me'cal liquido a un deposito de carga calibrado, una vezevacuada la humedad del conjunto mediante vacío prolongado. La -—•?!?•. 4 muestra el montaje correspoc.dier.te. con la bomba cíe /acíoy botella de B'elio en la parte izquierda; el depósito de carga :alibrado, protegido de ana caja mecálica y la cápsula propiamentedicha, en el centro; y el depósito de me cal líquido NaK y las bo-tellas de Helio en la parte derecha.

Los detalles sobre el método de llenado de NaK se contienen en elinforme !Z¡•

2 . 4 • Instrumentación

La cápsula está dotada de 10 termopares de Chromel-Alumel de lmmde diámetro, de los cuales, 8 (TB1 al TB8) van adosados a la ba-rra calefactora, uno al tubo intermedio de Zircaloy (TZy)y otro al tubo exterior de la cápsula (Te). Un esquema de los --mismos se ofrece en la Fig 5»

La posición y función específica de los mismos es la siguiente

TB1 y TBÓ: Límites inferior y superior de la zona caliente.

TB3Í 4 y S¿ Sección media de la zona caliente, situados a 1202 -de separación azimutal; tienen la misión de detectarlas variaciones azimutales de temperatura debidas a

- posible descentrado de la barra calefactora.

TB 7 : Nivel de NaK a 20^ C.

TB 8 : Termopar de seguridad; tiene la misión de detener laalimentación eléctrica de la barra calefactora si elNaK llega a mojarlo.

TZy : Sección media de la zona caliente sobre el tubo in. -termedio de Zircaloy; permitirá conocer la distribu-ción radial de temperatura en la cápsula.

TC : Sección media de -la zona caliente; medirá la temperatura del agua refrigerante en la superficie del tuboexterior de la cápsula.

Los termopares TB y TZy son del tipo técnicamente denominado TI(cabeza de hilos y camisa aislados entre sí) yendo, adosados a lasuperficie metálica por delgadas pletinas de acero inoxidable —soldadas por puntos; mientras que el TC es del tipo técnicamentedenominado TM (cabeza de hilos y camisa soldadas entre sí) y vasoldado a la superficie exterior del tubo de la cápsula.

En la Fig. 4 se aprecian los terminales de los termopares emer -giendo de la cápsula.

3.- CIRCUITO DE AGUA

El circuito de refrigeración es un circuito para ensayqs térmi -eos de convección con una capacidad de bombeo de 3>6 m /h de agua(H 0), provisto de una fuente de alimentación de 15Kw de poten -cia, a un voltaje de hasta 380 voltios, con cambiador de calor -suficiente para extraer todo el calor generado. Como equipo de -medidas se utiliza un registrador Multipunto de 12 canales y un

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indicador digital. Cuando se opera a temperaturas por encima dela ambiente, como es el caso de los ensayos realizados, es con-veniente aislar térmicamente la zona de ensayo para evitar pér-didas innecesarias, sobre todo a temperaturas de refrigerante -elevadas.

En los presentes ensayos nos hemos propuesto reproducir,den -tro de lo posible, las condiciones hidráulicas de las cápsulasIVO-FR2-Vg7 irradiadas en el reactor FR2, que son las siguien -tes:

- Diámetro interior del canal refrigerante = 27 mm- Diámetro exterior del canal refrigerante = 36 mm- Caudal = 9m /h- Velocidad =5,7 m/s- Temperatura = 502 c- Refrigerante = D O

2En el circuito., se v-aríá- el canal refrigerante a conveniencia, -de acuerdo con la experiencia a realizar en el mismo. En nuestrocaso, conservaremos las mismas dimensiones del canal refrigeran-te del FR2, anteriormente citadas; las demás características sonlas siguientes:

- Caudal máximo = 3,6 m /h- Velocidad máxima = 2,25 m/s- Temperatura hasta 70e C

La adaptación de la fuente de alimentación eléctrica y el aisla-miento elétrico del circuito, teniendo en cuenta el carácter conductor del NaK - que conecta eléctricamente la vaina de la barracalefactora a toda la cápsula - han sido problemas particularesen estos ensayos. La tensión máxima entre los terminales de la -barra calefactora ha sido de 130 V y la intensidad máxima de —110 A.

Una panorámica del circuito CF1F con la sección de ensayo se - -muestra en las Figs. 6 y 1. Puede apreciarse el canal refrigerante desnudo y con aislamiento,y en la parte superior las conexio-nes eléctricas con apantallamiento de protección.

A la izquierda el sistema de medida gráfico y digital multipu.n-to .

El circuito lleva dos termopares, uno a la entrada (TE) de la zona de ensayo y otro a la salida (TS), con la finalidad de medirla temperatura de la masa de agua y determinar, por diferencia,el calor desprendido en la barra calefactora y de ahí su poten -cia lineal.

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4.- SERIES DE ENSAYOS

4.1. Determinación de la potencia calefactora

La potencia total de la barra calefactora se ha obtenido por dosprocedimientos: el eléctrico, midiendo voltaje e intensidad en -tre terminales, y el térmico,a partir de la diferencia de temperaturas de la masa de agua a la salida y entrada de la zona de en-sayo medidas con los termopares TS y TE, respectivamente. Se hahecho una primera serie de ensayos para delimitar la relación entre ambos procedimientos, cuyos resultados se expresan gráfica -mente en la Fi.g. 8. Puede comprobarse que el acuerdo es bastantesatisfactorio dentro de los límites de precisión de los aparatosde medida empleados: amperímetro, voltímetro y termopares. Se observa menor potencia térmica que eléctrica, como es de esperar -dadas las pérdidas de calor del sistema, particularmente en la -conexión eléctrica y zona superior de la cápsula.

4.2. Variación de la potencia de la barra calefactora

Se han realizado 20 medidas variando la potencia de la barra ca-lefactora desde 20 w/cm hasta 215 w/cm, y fijando el caudal re -frigerante a 2,4 m /h y la temperatura de entrada del agua a 30-Caproximadamente.

Los valores de temperatura dados por los 12 termopares del sistema (10 en la cápsula y 2 en la sección de ensayo) se dan en la -Tabla N2 1.

Puede observarse que la totalidad de los termopares ha funciona-do perfectamente a lo largo de los ensayos realizados, no habiéridose producido ninguna rotura o avería de los mismos; no obstan-te, se han producido un cierto número de peculiaridades en los -resultados de medida que señalaremos oportunamente.

Los termopares TB3, TB4 y TB5 situados en la sección central dela zona caliente y adosados a la barra calefactora marcan valo -res muy cercanos entre sí (<52C), lo que prueba inequívocamenteel buen centrado mecánico de la barra calefactora dentro de la -cápsula y de la homogeneidad y simetría del sistema de refrigeracñ^n, además de una correcta colocación de los termopares. El —termopar TZy, igual que los tres termopares anteriores, da: . temperaturas crecientes con la potencia lineal^tal como era de espe -rar.

En cuanto a los valores del termopar TC, situado en la superfi -cié exterior del tubo de la cápsula, hay que distinguir entre —los dos sistemas de fijación a la pared empleados: el adosado yel soldado.

En el caso de termopar adosado (TC5), la temperatura medida no esla de la pared, sino prácticamente la de la masa de agua refrige-rante, puesto que el salto de temperatura se produce en la llama-da "capa límite laminar", de anchura objeto de discusión pero encualquier caso muy inferior a los 0,5 mm que separa el punto de -medida del termopar y la pared del tubo. Respecto al mismo termo-par TC (+) soldado a la pared del tubo, se ha comprobado que lasmedidas obtenidas se aproximan más a las reales, si bien mayor —-exactitud hubiera necesitado embeber el termopar a lo largo del -tubo /4-/ hasta posicionarlo debidamente, operación que se ha omi-tido por no debilitar el espesor de la pared de la cápsula y dis-minuir así la seguridad de la misma.

Los termopares TB2 y TBÓ que delimitan la zona caliente de la ba-rra calefactora, dan temperaturas demasiado desiguales, como pue-de apreciarse en la Tabla 1: los valjres TBÓ son muy inferiores alos de TB2. Esta anomalía, a primera vista, vendría explicada porel hecho, comprobado radiográficamente, de que aquel termopar nose situaría en el límite real de la zona caliente (cinta de vacromium) , sino unos centímetros por encima, en el extremo del casquilio guía de niquel.

El termopar de nivel de NaK (TB7) marca una temperatura débilmen-te dependiente de la potencia lineal,por estar bastante alejado -de la zona calefactora y muy bien refrigerado.

El termopar TB8, situado en la cámara de Helio,no es alcanzado enningún momento por el NaK dilatado, como era de esperar. La temperatura en esta cámara llega a ser superior a la registrada por —los termopares TBÓ y TB5> debido a la mala refrigeración de estazona de la cápsula.

El termopar TB8 acusó mayor inercia a los cambios momentáneos depotencia que el resto de los termopares instalados en la cápsula^por estar en presencia de un gas, y no en contacto del NaK como -los demás.

4 .3 • Variación del caudal ref rigerant_e

Manteniendo constante la potencia lineal y la temperatura de en -trada del refrigerante se ha v ariado el caudal desde 1,2 m h - -hasta 2,4 m /h.

Los resultados de medida se dan en las Tablas 2 y 3; corres -ponden, respectivamente, a dos series, la primera a la potencia -de 178,3w/cm y temperatura de entrada 50-C, y la segunda a 210w/cmy 30-C, respectivamente.

Todos los termopares han funcionado correctamente en el transcur-

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so de los ensayos; se constata la misma tendencia que habíamos observado en el capítulo 4.2, respecto al valor de las temperaturas.

4.4. Variación de la temperatura del refrigerante

Se ha querido ver la influencia en el comportamiento térmico de -la temperatura del refrigerante, variando la temperatura de entrada de agua de 202C a ÓO^C y fijando el caudal a 2.4m /h para laspotencias lineales de 178,3 w/cm y 210 w/cm. Los resultados de estas dos series de medidas se dan en las Tablas 4 y 5«

Al igual que en ensayos anteriores, todos los termopares han fun-cionado con entera normalidad y se han observado las mismas pecu-liaridades .

5.- INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS EXPERIMENTALES MEDIANTE EL CÓDIGOTE CAP

5.1. Breve descripción del código

El programa de cálculo TECAP, desarrollado para el diseño de las\cápsulas del experimento IVO-FR2-Vg7, calcula, en primer término,el perfil radial de temperaturas en el interior de una cápsula cilíndrica de longitud infinita compuesta de distintos medios mate-riales dispuestos concéntricamente, con generación central de ca-lor (varilla combustible o barra calefactora) y con un medio lí -quido (eutéctico de sodio-potasio) como medio transmisor del ca —lor. El calor generado es evacuado a un canal,-en cuyo centro sesitúa la cápsula- por el que discurre el líquido refrigerante - -(H90 ó D 20). .

Cada uno de los medios materiales (tubos de acero, zircaloy y es-pacios de NaK) se subdivide en anillos de igual anchura^en los —que se considera constantes las propiedades térmicas, conductivi-dad y dilatación. El cálculo de temperaturas se efectúa del exte-rior hacia el interior (iterando en cada uno de los anillos), - —partiendo de la masa de líquido refrigerante hasta llegar a la superficie de la zona calefactora en el centro del dispositivo.

Alguno o algunos de los medios materiales entre tubos puede ser -un gas (Helio, etc) con la finalidad de conseguir grandes gr ,..ientes térmicos con poca potencia lineal. Un ejemplo de este tipo decápsulas son las versiones 2 y 3 del experimento IVO-FR2-Vg7.

El código calcula deformaciones debidas a la dilatación térmicade los medios materiales; en el caso del NaK, los aumentos de vo-lumen se transmiten libremente en sentido axial, al existir espa-cio suficiente en la cápsula.

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Los saltos de temperatura en los anillos se calculan aplicando -las expresiones bien conocidas de la transmisión del calor en tubos muy delgados. Para la caida térmica entre la superficie exterior de la cápsula y la masa refrigerante se ha empleado la co -rrelación de Dittus-Boelter con corrección de Sieder-Tate. Estosmodelos se han descrito en las referencias /2/ y /5/.

El programa TECAP determina junto con el perfil de temperaturas,el estado de tensiones en los tubos y la eventual convección na-tural del NaK en el interior de la cápsula.

El código ha sido implementado en el computador UNIVAC-lllO de -la J.E.N., ocupando 9K de memoria central y empleando tiempos decálculo de varios minutos.

Se han tabulado, en función de la temperatura,,las propiedades fí-sicas de los materiales siguientes:

Respecto al líquido transmisor (NaK) y refrigerante (H 0, D O ) .

- densidad- capacidad calorífica- viscosidad dinámica- conductividad térmica- coeficiente de dilatación térmica

Respecto a los tubos metálicos (Acero Inoxidable y Zircaloy)

- conductividad térmica

- módulos de elasticidad y Poisson

Respecto a los gases (He ó Ar equivalente)

- conductividad térmicaLos datos de entrada precisan definir la geometría en frío (202C)y las condiciones de funcionamiento: temperatura del refrigeran-te; potencia lineal de la barra calefactoraj velocidad o caudaldel refrigerante; identificación del tipo de medio material y —sus radios respectivos] y eventualmente, el porcentaje de He del"gap" entre tubos.

El programa tiene gran flexibilidad para estudiar paramétricamente las variaciones de potencia lineal, caudal o temperatura de -refrigerante.

5.2. Comparación de las temperaturas medidas y calculadas

El código TECAP ha sido empleado para calcular las temperaturas-de la cápsula en función de la potencia lineal, del caudal y dela temperatura del refrigerante, reproduciendo cada una de las -

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medidas de las series de ensayos realizadas, de acuerdo con lasTablas de 1 a 5• Los resultados obtenidos se representan gráfi-camente en las Figs. de 9 a 13j a la vez que se comparan con —los valores registrados por los termopares.

Para mayor rigor comparativo, los valores calculados representados son los existentes en el interior del NaK a 0,5 mm de dis -tancia de la superficie metálica, en la posición teórica del —punto de medida de los termopares (de 1 mm de diámetro). Con —respecto al caso de los termopares TB3, TB4 y TB5, situados en -la misma sección, se ha tomado el valor medio.

La comparación se ha circunscrito a la sección media de la zonacaliente por ser la sección de máxima homogeneidad de la fuentecalorífica al estar suficientemente alejada de los bordes. La -sección media fue instrumentada con esta finalidad.

La variación con la potencia lineal de la barra calefactora delnivel de temperaturas en la cápsula es prácticamente lineal, como puede apreciarse en la Fig. 9. El acuerdo entre las tempera-turas medidas con los termopares TB3, 4 y 5 y TZy, y las calcu-ladas es total en todo el intervalo de potencias estudiadas. Latemperatura en la superficie misma del tubo de la cápsula, cal-culada iterativamente con el modelo de Dittus-Boelter no coincide con la medida del termopar TC soldado al tubo de cápsula - -puesto que la cabeza soldada de los hilos del termopar está alejada de la superficie (0,5 mm aproximadamente) aunque unida me-tálicamente por el cordón de soldadura; el TC adosado, aisladode la superficie y a 0,5 mm distante de ella, mide con bastanteexactitud la temperatura de la masa de agua.

Las Figs. 10 y 11 muestran la variación con el caudal de las —temperaturas medidas y calculadas para los dos ensayos realiza-dos a las potencias y temperaturas refrigerantes de 178,3w/cm502C; y 210 w/cm 302C, respectivamente.

Se observa un decrecimiento de la temperatura a medida que au -menta el caudal, debido, fundamentalmente, al correspondiente -decrecimiento del salto térmico entre la masa de agua y el tubode la cápsula. Este salto térmico llega a ser de hasta 602C enel caso de un caudal de 1,2 m /h y 210w/cm de potencia lineal,reduciéndose casi a la r;'oad al caudal de 2,4m /h.

La concordancia entre las medidas proporcionadas por los termo-pares TB3, 4 y 5 y TZy, y los valores calculados con el progra-ma TECAP son francamente satisfactorias, como en los casos anteriores.

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Finalmente, las Figs. 12 y 13 representan la comparación entre medidas y cálculos respecto a los dos ensayos realizados> variandola temperatura de entrada del agua refrigerante desde 25^ C hasta602 C, aproximadamente, a caudal constante (2,4m /h) y potenciaslineales de 178,3 w/cm y 210 w/cm, respectivamente.

Se observa un aumento lineal de las temperaturas en la cápsula —con respecto a la temperatura de entrada, y un acuerdo ?ntre teo-ría y experiencia igualmente satisfactorio como en caso¿ anterio-res .

6.- CONCLUSIONES Y CONSIDERACIONES FINALES

Como se ha visto en el capitulo 5, existe un acuerdos muy satisfactorio entre las medidas de temperatura en el interior de la cápsula simulada y los valores calculados con el código TE CAP .

De este acuerdo sistemático en todos los ensayos realizados, pue-de afirmarse que tanto el sistema de experimentación en su conjunto, como el método de cálculo (código TECAP) son igualmente váli-dos para el calibrado de cápsulas de irradiación del tipo IV0-FR2-Vg7.

Se desprende, consecuentemente, que los modelos de cálculo son representativos de la realidad} en' particular, el salto térmico en-tre la masa de agua y la pared de la cápsula, que juega un papelimportante en el nivel de temperaturas interiores (vaina y tubo -intermedio) sobre todo a bajos caudales.

Por su parte, el hecho de mantenerse la diferencia entre la temperatura de vaina (TB3> 4 y 5) y la del tubo intermedio (TZy) mues-tra la precisión del modelo de caida térmica en el NaK y tubos metálicos y confirma indirectamente la fiabilidad de los valores deconductividad térmica del autéctico de NaK empleado.

Con esta experiencia "en frío" se ha cubierto la primera etapa delos ensayos de simulación programados en la J.E.N., como apoyo ycontribución al experimento TVO-FR2-Vg7«

Posteriores investigaciones podrán extender n- simulación hasta -potencias de 450 w/cm, tipicas de las varillas de dicho experimerito y de los reactores rápidos . Estos ensayos necesitarían un dise_ño específico de barra calefactora sobre la base de las caracte -rísticas del circuito de agua de 15 Kw, para lo que habría que —•acortar la zona caliente de la misma a unos 340 mm de longitud, -en lugar de los 600 de la barra usada.

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La tecnología adquirida a lo largo de esta experiencia en diseño,fabricación, montaje, llenado de NaK, soldaduras especiales, fa -bricación y montaje de termopares, técnicas de recogida de datos,etc., puede ser aplicable al terreno de los reactores térmicos o,eventualmente, a campos como la irradiación de materiales cerámi-cos fértiles para reactores de fusión.

BIBLIOGRAFÍA

/l/ J.L. Otero de la Gándara, K. Kummerer, E. Bojarsky, H. Elbel,J. López Jiménez: Status of IVO-FR2-Vg7 Experiment for Irra -diation of Fast Reactor Fuel Rods, J.E.N. 454, Madrid 1979.

/2/ J. López Jiménez, H.E. Haefner: Diseño de cápsulas de sodio-potasio de pared única para la irradiación de barras combus—tibies de reactores rápidos (Programa IV0-FR2-Vg7), J.E.N. —460, Madrid 1979.

/3/ M. de la Torre Cabezas, I. Melches Serrano: Propuesta para —llenado con NaK de una cápsula tipo IVO-FR2-Vg7, Div, de Ingésniería Nuclear, Ref. N2 27/8l, Mayo 198l. ~"

/4/ M. Montes: Determinación de coeficientes de transmisión de calor por convección a partir de perfiles de temperatura en conducciones anulares excéntricas. Tesis Doctoral 70/8 3. Ed. Universidad Complutense de Madrid.

/5/ J. López Jiménez, H.E^ Haefner: Dispositivos de irradiación -para el desarrollo de combustibles de reactores rápidos. Pro-grama TVO, KfK-JEN, Revista Energía Nuclear, Tomo 27, N2 144,Julio/Agosto 1983.

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Tabla 3¡ Medidas de termopares en función del caudal (^"210w/cm, temperatura refrigerante ••= 302c).

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208.3

2 1 2 . 1

208.3

210.0

209.2

208 . 3

208.3

Cay da i.

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1.4

1.6

1.8

1.9

2. 1

2 . 3

2 . 4

T E M P E R A T U R A (flC)

Entrada

30.0

30.0

30.0

29.9

30.2

30.0

29.8

30.8

Sal ida

38.5

37.6

36.8

36.0

35.8

35.0

34.4

35.3

Pared

( + )59.6

57.6

54.5

52.5

50.8

48.4

47.0

45.8

Circaloy

, 152.3

147.8

141.5

136.0

133.3

129.0

126.3

1 29.5

InferiorCápsula

30.4

30.5

30.5

30.5

30.8

30.4

30.3

31.1

Limite zona caliente

Inferior

23.1.5

233.0

232.0

208 .3

209.3

206.0

204.0

208.0

Superior \

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86.8

85.8

87.2

86.6

86.1

84.9

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NaK

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304.8

300.8

297.6

29 2.0

292.0

286.4

28 2.4

285.6

1 209

300.8

298.4

295.2

290.4

288.8

281.6

284.0

282.4

240S

306.4

304.0

298.4

293.6

292.8

287.2

281.6

286.4

N i v e l NaK

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89.9

88.9

89.5

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88.1

87.O

88.1

Segur¡d ad

107.3

106.0

105.8

10 5.3

105.7

104.5

103.0

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( + ) Terniopar soldado

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Tabla 5: Medidas de termopares en función de la temperatura del agua refrigerante (,£=210W/CIII)

PotenciaLineal(w/ciu)

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208.3

2 1 2 . 9

2 1 2 . 1

209 . 2

212 .1

208.3

Caudalni / h

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2 . 4

2 . 4

2 . 4

2 . 3

2 . 3

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, T E M P E R A T U R A (SC)

E n t r a d a

19.5

25.7

30.4

36.1

40.3

45.4

50.9

Salida

24.2

30.3

35.3

40.7

44.9

49.9

55.1

Pared( + )

49.5

53.8

57.2

60.9

63.7

67.3

71.6

Circaloy

120.0

124.8

128.3

130.8

133.0

137.8

140.0

InferiorCápsula

20.0

26.3

31.0

36.5

40.8

45.7

51.2

Límite zona caliente *

Inferí or

198.0

204.3

209.8

2 1 2 . 3

2 1 4 - 0

219.5

211 .0

Superior

83.5

84.2

86.0

87.0

86.8

87.2

88.4

NaK

0

274.0

280.0

28 5.6

287.2

288.4

294.8

294.4

1202

271.2

276.4

282.0

283.2

283.6

290.8

290.4

2402

274.8

280.8

286.0

288,0

289.2

295.2

294.0

Nivel NaK

83.1

85.2

87.9

89.7

91.0

9 2 . 3

94 .3

Seguridad

91.3

96.1

10 2.0

105.0

108.0

111.0

115.9

( + ) Terinopíir soldado

MSIM S tKIS1\ISI

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-313-1.4.

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Fig. 1: Canal de ensayos del circuito de agua con la cápsula deirradiación.

CAPSULA SIMULADORA(IVO -FR2-Vg.7«~ VERSIÓN 1)

Borra colefqctora (7,6mm 0)

NaK 1,25mm.

Tubo anticonveccion Inox. !Q,50xQ,2mm.

NGK U25mm.

Termopor \ mm. @

Tubo intermedio Zry 2 19 gx3mm.NaK 2,5 mm.

Tubo de 1Q cápsula Inox. 27 gx l,5mm.

Agua de refrigeración (5O°C)

F±g. 2. Sección Transversal de la Cápsula Simuladora.

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BARRA

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DATOS ELÉCTRICOS

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170 W/cm2

24,3 KW

169 V

144 A

1,18X1-

CALE FACTOR A.

Fig. 4: Vista del circuito de llenado de NaK.

Nivel de Na K (20°C)

5. Distribución de termopares en la cápsula

6: Vista del circuito de agua con canal de ensayos desnudo

Fig. 7¡ Vista del circuito de agua con canal de ensayos protegido 4

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SIMULACION DE CAPSULAS

TIPO IVO— FR 2 - Vg 7

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(31)

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Potencia eléctrica [Kw}.

15

ig-. 3. Potencia térmica y eléctrica de la barra calefactora.

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100-

SIMULACION DE CAPSULASTIPO IV0-FR2-Vg.7

Caudal= 2.4 m»/hTH2O. =30°C (Entrada)

+ TB ( 3 , 4 y 5)a TZyo TC (Soldado)

x TC "(Adosado)

— CÓDIGO TECAP

VAINA

TU 80INTERMEDIO

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_ * REFRIGERANTE(Entrada)

100 2 0 0

% fW/cm.]

Fig. 9. Temperaturas de cápsula en función de la potenciacalefactora.

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1,5

Temperaturaspotencia de

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Caudgl rmde capsulade17?. 3

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unción del caudal a latemperatura refrigerante

S I M U L A C I Ó N DE CAPSULAS

TIPO IVO - FR2 - V g . 7

+ TB ( 3 , 4 y 5)o TZyo TC (Soldado)

CÓDIGO TECAP

300.

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TH 0 = 30°C (Entrada)

VAINA

TUBOINTERMEDIOZy

TUBO DECAPSULA

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REFRIGERANTE

(Entrada)

1,3 2

C a u d a l

2,5

Fig. 11. Temperaturas de cápsula en función del caudal a lapotencia de 210 w/cm. y temperatura refrigerante de305 c.

300-

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100-

SIMUIACION DE CAPSULASTIPO I V O - FR2-Vg. 7

%, = ( 7 8 , 3 W/cm.

Caudal - 2 , 4 m s / h .

+ T8 ' 3 , 4 y 5 )

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— CÓDIGO TECAP

VAI NA

TUBOINTERMEDIO

Hy

TUBOCAPSULA

%tS REFRIGERANTE(Enf rada)

50

TH2O

100

Fig. 12. Temperaturas de cápsula en función de la tempe:ratura de entrada del refrigerante (X = ~ • 3 w/cm,caudal = 2.4 m /h.

300"

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SIMULACIÓN DE CAPSULAS

T I P O IVO - FR 2 - V g 7

+ T8 ( 3 , 4 y 5 )

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— CÓDIGO TECAP

X = 210 W/cm.

Caudal = 2 , 4 m3 / h

V Al NA

TUBOINTERMEDIOHy

TUBOCAPSULA

REFRIGERANTE( Entrada)

5 0 100

Fig. 13. Temperaturas de cápsula en función de la temperatura de entrada del refrigerante (X = 210w/cm;caudal = 2.4- ni /h) .

J.E.N. 557 ' ;

Junta do Energía Nuclear. División da Elemsnto* Combustibles. Madrid.

"Simulación en circuitos de agua de cápsulasde irradiación de barras combustibles".

LÓPEZ, J. ; MONTES, M. ; SERRANO, J. ¡ HAEFNER, H.E. (1984)32 pp. 13 figa, 5 ref s.La simulación on circuito» da agua de cápsulas de Irradiación dotadas de

barras calefactadas eléctricamente ao ha realizado en el marco del programade irradiación do barraa combustibles para reactorea rápidos (IVO—FR2-Vg7)emprendido por el KfK y la JEN. La capsula típica, do pared única y aodío-potaaio (22% Na; 78% K), ha sido instrumentada con 10 termoparoo con la fina-lidad do obtener los perfiles radiales de temperatura en la capsula, en fun-ción de la potencia eléctrica de la barra (máx. 215 d/cra), caudal (míx.2,4 m3/h) y temperatura refrigerante (rnix. 60Q C) . Loa valorea experimentalesfuoron comparados con los obtenidos mediante el código TECAP.

CLASIFICACIÓN 1NIS Y DESCRIPTORES i E11.00» E37.00. IrradiatiOn Capaules.Fuel Roda. Simulatora. Fast Reactora. Comparativo Evaluationa. T Codaa.Temperature Control. Fuol Pina.

J.E.N. 557Junta de Energía Nuclear. División de Elementos Combustibles. Madrid.

"Simulación en circuitos de agua de cápsulasde irradiación de barras combustibles".

LÓPEZ, J. ; MONTES, M.; SERRANO, J.! HAEFNER, H.E.(1984)32 pp. 13 figs. 5 reía.La simulación en circuitos de agua de cápsulas do irradiación dotadas do

barras calefactadas eléctricamente ao ha realizado en el marco del programade irradiación do barraa combustibles para reactores rápidos (IVO-FR2-Vg7)emprendido por el KfK y la JEN; La Cápsula típica, do pared única y godio-potaaio (22% Na; 78» K), ha aido instrumentada con 10 termoparoB con la fina-lidad da obtener los perfiles radíalos de temperatura en la capsula, en fun-ción de la potencia eléctrica do la barra (max. 215 w/cmí, caudal (máx.2,4 m3/h) y temperatura refrigerante (rnix. 60Q C) . Loa valorea experimentalesfueron comparadoa con los obtenidos mediante el código TECAP.

CLASIFICACIÓN 1NIS Y DESCRIPTORES: E11.00* E37.00. Irradiatión Capsulen.Fuel Rods. Simulatora. Faat Reactora. Comparativa Evaluationa. T Codos.Tomporature Control. Fuel Pin».

J.E.N. 557 ¡

Junta de Energía Nuclear. División do Elementos Combustibles. Madrid. j

"Simulación en circuitos de agua de cápsulas •de irradiación de barras combustibles". •

LÓPEZ, J.; MONTES, M.; SERRANO, J.i HAEFNER, H.E.(1984)32 pp. 13 figa. 5 refa. 1La simulación en circuitos do agua de cápaulaa de irradiación dotadaa de I

barraa calefactadaa eléctricamente ae ha realizado en el marco del programa 1de irradiación de barraa combustiblea para reactores rápidos (IVO-FR2-Vg7) temprendido por el KfK y la JEN. La cápsula tiplea, do pared Única y godio-po 1taaio (22% Na¡ 78% K), ha aido instrumentada con 10 tormoparea con la fina- 1lidad de obtener los perfiles radiales do temperatura en la capsula, en fun— 1clon do la potencia eléctrica de la barra (máx. 215 w/cm), caudal (máx. 12,4 m3/h) y temperatura rofrigoranto (máx. 60Q C ) , Los valorea experimentaloa 1fueron comparados con los obtenidos modiante el cOdigo TECAP. 1

CLASIFICACIÓN tNIS Y DESCRIPTORES: E11.00) E37.00. Irradiatión Capsules. ]Fuel Roda. Simulators. Fast Reactora. Comparativo Evaluationa. T Codos.Tamperaturo Control. Fuol Pina.

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J.E.N. 5 57 j1 Junta de Enorgla Nucloar. División de Elementos Combustibles. Madrid.

"Simulación en circuitos de agua de cápsulas ]1 de irradiación de barras combustibles". ¡

¡ LÓPEZ, J.; MONTES, M.; SERRANO, J.¡ HAEFNER, H.E.(1984)32 pp. 13 figs. 5 refa. |, La simulación en circuitos de agua de cápsula3 de irradiación dotadaa de .. barraa calefactadas eléctricamente ae ha realizado en al marco del programa (

de irradiación do barraa combustibles para reactores rápidos (rvo-FR2-Vg7) ¡¡ emprendido por ei KfK y la JEN; La clpaula típica, da pared única y aodio-po ,1 bagio (22% Ha; 78% K), ha 3ido instrumentada con 10 tormoparea con la Elna- (i lidad do obtener los perflleB radiales de temperatura en la cSpaula, en fun- ,

ción do la potencia eléctrica do la barra (máx. 215 W/cm) , caudal (máx. (I 2,4 m3/h) y temperatura refrigerante (máx. 600 C). Loa valorea experimentales |. fuoron comparados con los obtenidos mediante ol código TECAP. j

| CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: E11.00; E37.O0. Irradiatión Capsule». '| Fuel Roda. Slmulators. Fast Reactora. Comparativa Evaluatíons. T Codos. 'I Temporaturo Control. Fuol Pina. •

! J . E . N . 557 !. Junta de Energía Nucloar. División de Slamantos Combustible». Madrid.

¡ "Simulation of fuel rod irradiation capsules¡ in water loops by electric heater rods". ]

, LÓPEZ, J.f MONTES, M. | SERRANO, J. ; HAEFNER, 8.8.(1984)32 pp. 13 f ig» . 5 rafa.• Tha out of pi la simulation of irradiation do-vic» waa carrlsd out by, J.E.N. in tho iranio of th« KfK-JEN jo int exporimont for irradiation of faat¡ reactor fual rod» (IVO-FR2-Vg7). A typical ainglo-wall-NaK (22% Na, 78IK). e lac tr i ca l heatod capsula waa fabricated and hydraullcal t e s t s wirs dona.

Tho capsula was instrumentad wlth 10 tharmocouples In ordar to obtain thoradial temperatura profl le into th« capsula In functlon of tha e l e c t r i c a l

• rod povar (max. 215 tf/era) , flow rat« (max. 2,4 m3/h) and coolant temperatura' (max. 60Q C) . Tha exparimantal valúas ara compared to th« TECAP-Code resu l ta .

|1 INIS CLASSIFICATION AND DESCRIPTORSi E11.00| E37.00. Irradiation Capsulen.I Fual Rods. Simulators. Fast Roactors. Comparativo evaluations. T Codos.1 Temperatura Control. Fual Fins.|11|

{ J . E . N . 557

' Junta de Energía Nuclaar. División da Elomontos Combustible». Madrid.

1 "Simulation of fuel rod irradiation capsulesJ in water loops by electric heater rods".

! LÓPEZ, J . ; MONTES, M.) SERRANO, J . ; HAEFNER, H.Ü. (1984) 32 pp. 13 f i g s . 5 rof3.! Tha out of pi lo simulation of irradiation davicos waa carried out by! J.E.N. in tha trama of the KfK-JEN jolnt exporiment for irradiation of fas tJ reactor £ual rods (IVO-FR2-Vg7). A typical slnglo-wall-NaK (22% Na, 7B»K)! e l e c t r i c a l heated capsula waa fabrlcatod and hydraulical tos ts vero done.• Tho capsula was instrumentad wlth 10 thermocouples In ordor to obtain thoJ radial temperaturo prof J.le into tho capsulo in function of the e l e c t r i c a lJ rod power (max. 215 w/au) , flow rat« (max. 2,4 ra3/h) and coolant tornporature' (max. 60Q C) . Tho experimental valúas are compared to tha TJECAP-Code resu l ta .

1 IMIS CLASSIFTCATION AND DESCRIPTOR81 E11.00| E37.00. Irradiatlon Capsules.• Fual Rods. Simulators. Fast Roactors. Comparativo evaluations. T Codes.. Temperatura Control. Fuel Pina.

J . E . N . 557 !Junta da Energía Nucloar. DlvislOn do Elementos Combuotlblea. Madrid. ,

"Simulation of fuel rod irradiation capsules 1in water loops by electric heater rods". ¡

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LÓPEZ, J - ; MONTES, H.; SERRANO, J . ¡ HAEFNER, H.E.(1984)32 pp. 13 f i g s . 5 rafa. 1The out of pi la simulation of irradiation devicoa waa carried out by |

J.E.N. In tho framo of the KfK-JEN jolnt expariment for irradiation of faat ireactor fuel rods (IVO-FR2-Vg7). A typical aingla-wall-NaK (22% Na, 78*K) |e l e c t r l c a l heated capsula waa fabricated and hydraulical tonta were done. iTha capsulo was instrumentad wlth 10 thermocouplea in ordar to obtain tha |radial temperatura prof i lo into tho capsula in function of tha e l a c t r i c a l (rod pover (max. 215 (f/era) , flow rato (max. 2,4 m3/h) and coolant temperatura |(max. 60a C) . Tha experimental valúes ara compared to tho TJSCAP-Coda resu l ta . (

INIS CIASSIFICATION AND1 DESCRIPTORSi E11.00) E37.00. Irradiation Capsules. 'Fuel Rods. Slmulators. Faat Reactora. Comparativo evaluationa. T Codes. •

i Temperatura Control. Fuel Pins. 1

¡ J . E . N . 557 I1 Junta do Energía Nucloar. División do Elementos Combustible*. Madrid. '

i "Simulation of fuel rod irradiation capsules i¡in water loops by electric heater rods". i

LÓPEZ, J - ; MONTES, H. ,• SERRANO, J . ; HAEFNER, H.E. (1984)32 pp. 13 f i g s . 5 ref 3 . |, Tho out of pi la simulation of irradiation dovicos waa carried out by t¡ J.E.N. tn the framo of tha KfK-JEN Jolnt oxparimont for irradiation of fast (

roactor fuol rods (IVO-FR2-Vg7). A typical singlo-vall-NaK (22% Na, 78%K) ,' e loc tr i ca l heated capsula was fabricated and hydraulical testa wore done. ,¡ Tho capsula was instrumentad with 10 tharmocouples In order to obtain the |¡ radial temperature profi lo into tho capsula in function of tho e l e c t r i c a l t' rod povor (tnax. 215 w/cm) , flow rato (max. 2,4 m3/h) and coolant temperatura ,| (max. 600. C) . Tho experimental valúes aro compared to tho TJECAP-Coda r e s u l t s . ,

1 INIS CLASSIFICATION AND DESCBIPTORSi E11.00» E37.00. Irradiation Capsules. •. Fual Rods. Slmulators. Fast Roactors. Comparativa evaluations. T Codas. •, Temperatura Control. Fuol Pins. ' 1