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 acce...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80284 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Dispenser for water sampling from supercritical convection loop / V.N. Boriskin, Yu.V. Gorenko, G.G. Kovalev, V.A. Momot, A.N. Savchenko, V.I. Solodovnikov, S.V. Shelepko, G.N. Tsebenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 3. — С. 197-199. — Бібліогр.: 1 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80284 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Boriskin, V.N. Gorenko, Yu.V. Kovalev, G.G. Momot, V.A. Savchenko, A.N. Solodovnikov, V.I. Shelepko, S.V. Tsebenko, G.N. 2015-04-14T15:58:00Z 2015-04-14T15:58:00Z 2014 Dispenser for water sampling from supercritical convection loop / V.N. Boriskin, Yu.V. Gorenko, G.G. Kovalev, V.A. Momot, A.N. Savchenko, V.I. Solodovnikov, S.V. Shelepko, G.N. Tsebenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 3. — С. 197-199. — Бібліогр.: 1 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 29.20.Ej; 82.33.De https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80284 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 МПа en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Применение ускорителей в радиационных технологиях Dispenser for water sampling from supercritical convection loop Дозатор для отбора проб воды из сверхкритической конвекционной петли Дозатор для відбору проб води з надкритичної конвекційної петлі Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Dispenser for water sampling from supercritical convection loop |
| spellingShingle |
Dispenser for water sampling from supercritical convection loop Boriskin, V.N. Gorenko, Yu.V. Kovalev, G.G. Momot, V.A. Savchenko, A.N. Solodovnikov, V.I. Shelepko, S.V. Tsebenko, G.N. Применение ускорителей в радиационных технологиях |
| title_short |
Dispenser for water sampling from supercritical convection loop |
| title_full |
Dispenser for water sampling from supercritical convection loop |
| title_fullStr |
Dispenser for water sampling from supercritical convection loop |
| title_full_unstemmed |
Dispenser for water sampling from supercritical convection loop |
| title_sort |
dispenser for water sampling from supercritical convection loop |
| author |
Boriskin, V.N. Gorenko, Yu.V. Kovalev, G.G. Momot, V.A. Savchenko, A.N. Solodovnikov, V.I. Shelepko, S.V. Tsebenko, G.N. |
| author_facet |
Boriskin, V.N. Gorenko, Yu.V. Kovalev, G.G. Momot, V.A. Savchenko, A.N. Solodovnikov, V.I. Shelepko, S.V. Tsebenko, G.N. |
| topic |
Применение ускорителей в радиационных технологиях |
| topic_facet |
Применение ускорителей в радиационных технологиях |
| publishDate |
2014 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Дозатор для отбора проб воды из сверхкритической конвекционной петли Дозатор для відбору проб води з надкритичної конвекційної петлі |
| description |
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 МПа
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80284 |
| citation_txt |
Dispenser for water sampling from supercritical convection loop / V.N. Boriskin, Yu.V. Gorenko, G.G. Kovalev, V.A. Momot, A.N. Savchenko, V.I. Solodovnikov, S.V. Shelepko, G.N. Tsebenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 3. — С. 197-199. — Бібліогр.: 1 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT boriskinvn dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT gorenkoyuv dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT kovalevgg dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT momotva dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT savchenkoan dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT solodovnikovvi dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT shelepkosv dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT tsebenkogn dispenserforwatersamplingfromsupercriticalconvectionloop AT boriskinvn dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT gorenkoyuv dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT kovalevgg dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT momotva dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT savchenkoan dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT solodovnikovvi dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT shelepkosv dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT tsebenkogn dozatordlâotboraprobvodyizsverhkritičeskoikonvekcionnoipetli AT boriskinvn dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí AT gorenkoyuv dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí AT kovalevgg dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí AT momotva dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí AT savchenkoan dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí AT solodovnikovvi dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí AT shelepkosv dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí AT tsebenkogn dozatordlâvídboruprobvodiznadkritičnoíkonvekcíinoípetlí |
| first_indexed |
2025-11-27T04:08:05Z |
| last_indexed |
2025-11-27T04:08:05Z |
| _version_ |
1850798997388656640 |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 197
DISPENSER FOR WATER SAMPLING FROM SUPERCRITICAL
CONVECTION LOOP
V.N. Boriskin, Yu.V. Gorenko, G.G. Kovalev, V.A. Momot, A.N. Savchenko,
V.I. Solodovnikov, S.V. Shelepko, G.N. Tsebenko
National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology”, Kharkov, Ukraine
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), pro-
vides 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.
PACS: 29.20.Ej; 82.33.De
INTRODUCTION
For the experiment, the hydraulic scheme of convec-
tion loop CU-EITF (Fig. 1) was designed, which should
perform the following functions:
- Initial increase of pressure in the system up to
23.5 MPa.
- Monitoring and measurement of pressure up to
30 MPa in the loop.
- Measurement of the amount of fluid flowing in
heating loop.
- Pressure stabilization at 23.5 MPa ± 0.2 MPa.
- Sampling of water (1…3 ml) from the system un-
der pressure of 23.5 MPa.
- Chemical analysis of the water coming from the
loop (pH measurement and oxygen content).
- The degassing and decontamination of the water,
and feed it back into the system at a given speed.
Fig. 1. Hydraulic circuit loop CU-EITF at the time of experiments 20.07-20.08. 2012
1. DISPENSER CONSTRUCTION
The control rack for the loop was made (Fig. 2). The
right side of the rack is control panel for system man-
agement. Left side performs the functions:
- mechanical purification and degassing;
- discharge of excessive water;
- pumping and pressure maintaining;
- chemical analysis.
Before starting the experiment, the loop was filled
with distilled water. Water poured into a loop through
the lower tube that would avoid the formation of air
pockets. Then using the pump Smartline Pump 100-
V5010A (capacity of 0.001 to 10 ml/min and a maxi-
mum pressure of 40 MPa) (Fig. 3) the pressure in the
system was raised up to P = 23.5 MPa.
During heating the loop, pressure rapidly increases
(up to ~ 0.1 MPa/s) due to thermal expansion of water.
Excessive water is discharged from the loop in order to
allow further pressure increase. The amount of dis-
charged water is controlled by "block measuring the
amount of the flowing fluid".
After reaching the desired temperature and pressure
in the system, water selection and water injection,
switches to closed loop.
Next, the water injection was carried out as follows:
after passing through the 4-channel degasser Knauer
Online Degasser V7620 (decontamination performance
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 198
up to 10 ml/min) (Fig. 4). The distilled water was sup-
plied to the loop through 1/8 inch capillary using Parker
pump Smartline Pump 100-V5010A with adjustable
speed from 0.001 to 10 ml/min.
Fig. 2. General view of the control rack
Fig. 3. Smartline Pump 100-V5010A
Fig. 4. Knauer Online Degasser V7620
Sampling of water is performed through the capil-
lary 1/8 inch Parker and mechanical filter 5 microns
Parker. Due to the complexity of implementing the con-
tinuous collection the pressure, it was decided to use a
discrete dispenser Smartline Valve Drives S6 (Fig. 5) in
combination with throttle and expansion vessel (Fig. 6)
with volume V = 4 ml filled with helium. Helium is
used because of its low solubility in water comparing to
other gases (Fig. 7).
Fig. 5. Digital dispenser Smartline Valve Drives S6
Fig. 6. Expansion vessel with helium
Fig. 7. Solubility of the helium -He- in water
The principle of operation of the scheme is as fol-
lows: expansion vessel filled with helium through a dis-
crete dispenser Smartline Valve Drives S6 connected to
the loop in position «I» and during the pressure increas-
ing, water fills the pressure expansion vessel, and com-
presses the helium. When the pressure reaches up to
P = 23.5 MPa, electronic circuit switches the dispenser
in position «L», that water (~ 3…3.5 ml), from the ex-
pansion vessel, by compressed helium through the capil-
lary was dropped to the open container in which the
chemical analyzer WTW Multi 350i SET is placed
(Fig. 8), and then returns the dispenser in position «I».
Fig. 8. WTW Multi 350i SET
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 199
Thereby, the pressure in the system drops
~ 0.2…0.4 MPa (Fig. 9). At the initial stage of the ex-
periment, when the temperature and the pressure in the
loop grows fast ~ 0.1 MPa/s, the water dropped from the
loop manually, by button placed on the electronics
scheme system via the nozzles of the dispenser. For
further protection, on the monitoring system installed
mechanical emergency valve Relief Valves (RH4 Se-
ries) Parker and and the pressure sensor is triggered
when pressure exceeds 27 MPa.
Fig. 9. Pressure fluctuations in the system when using
discrete dispenser
2. WATER'S CONTROL PARAMETERS
In August 2012 with the help of the LUE-10 accel-
erator held four sessions of exposure 16 (8+8) samples
Inconel 690 and Zr in a convection loop (see Fig. 1).
Loop mode of operation − (P = 23.5 MPa, the maximum
temperature on the surface of the irradiation chamber to
400ºC). Total sessions time is 574 hours (of which 497
hours with a electron irradiation), maximum fluence on
the surface of the irradiation chamber to
1020 electrons/cm2. 9…11 MeV electron energy, the
average current electron beam of 0.5…0.8 mA. Pulse
repetition rate is 250 Hz. Pulse duration 3.4 µs. Scan-
ning frequency 3.5 Hz. The water flow in the loop eval-
uated by simulation 70…80 g/s. Accordingly, the linear
velocity of the subcritical water in the irradiation cham-
ber to the cassette 0.5 m/s. Chemical analysis of the
water coming from the loop (pH measurement and the
content of oxygen) was performed throughout the ex-
periment using WTW Multi 350i SET.
The loop is filled with water with pH = 6.5, conduc-
tivity 7…11 μS/cm, oxygen ppb = 0.5. Water came out
of the loop at 5 ml/min flow rate. The delivery time of
samples on the 30-meter line was 5 hours. Parameters of
water exiting the pH = 5.3…6.0 conductivity
7…23 μS/cm, oxygen ppb = 3…4. After degassing, the
water was putted back into the loop. Increase in conduc-
tivity was about 0.1 μS/cm per hour, i.e. the amount of
salts in the water increases. When conducting elemental
chemical composition analysis of water samples using a
spectrometer ICPE-9000 by "Sumadzo" it was found
that all samples contained chromium (8…54 mg/l) and
there is no zirconium. A rough estimate of the increase
in conductivity of water in the loop for 120 hours
amounted to 0.1 μS/cm per hour. Evaluation increasing
amounts of chromium in water for the same period of
about 0.1 mg/l per hour.
CONCLUSIONS
This hydraulic circuit (pump Smartline Pump 100
and discrete dosing Smartline Valve Drives) allows you
to maintain the required system pressure
P = 23.5 ± 0.2 MPa and collect water samples for moni-
toring the parameters throughout the experiment.
Described discrete dispenser worked ~ 1.000 hours.
Using WTW Multi 350i device, the parameters of the
water were controlled on its way out the system.
Knauer Online Degasser device provides the "water
degassing" before returning it in to the system.
REFERENCES
1. A.S. Bakai, V.N. Boriskin, A.N. Dovbnya, S.V. Dyuldya
and D.A. Guzonas. Supercritical water convection
loop (NSC KIPT) for materials assessment for the
next generation reactors // Proc. The 5-th Int. Sym.
SCWR (ISSCWR-5) Vancouver, Canada, March 13-
16, 2011.
Article received 24.03.2014
ДОЗАТОР ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ ИЗ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ КОНВЕКЦИОННОЙ ПЕТЛИ
В.Н. Борискин, Ю.В. Горенко, Г.Г. Ковалев, В.А. Момот, А.Н. Савченко, В.И. Солодовников,
С.В. Шелепко, Г.Н. Цебенко
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 дискрет-
ный дозатор для отбора проб воды (1…3 мл) из системы, находящейся под давлением 23,5 МПа.
ДОЗАТОР ДЛЯ ВІДБОРУ ПРОБ ВОДИ З НАДКРИТИЧНОЇ КОНВЕКЦІЙНОЇ ПЕТЛІ
В.М. Боріскін, Ю.В. Горенко, Г.Г. Ковальов, В.А. Момот, А.М. Савченко, В.І. Солодовніков,
С.В. Шелепко, Г.М. Цебенко
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 МПа.
INTRODUCTION
1. DISPENSER CONSTRUCTION
2. WATER's CONTROL PARAMETERS
CONCLUSIONS
REFERENCES
Дозатор для відбору проб води з надкритичної конвекційної петлі
|