ЛИНИЯ КОНТРОЛЯ И РАЗБРАКОВКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2001 года по МПК G21C17/06 B07C5/00 

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение на предприятиях изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для ядерных водо-водяных энергетических реакторов.

Известно, что тепловыделяющие элементы (ТВЭЛЫ) являются наиболее ответственными и самыми напряженными конструкциями активной зоны современного ядерного энергетического реактора, поэтому к их изготовлению и контролю предъявляются самые жесткие требования.

Известно, что стержневой ТВЭЛ реактора на тепловых нейтронах состоит из цилиндрической металлической из сплава циркония с 1% ниобия оболочки, внутри которой размещается ядерное топливо в виде диоксида, обогащенного по урану 235, концевых деталей, необходимых для герметизации оболочки, фиксатор обеспечивающего размещение ядерного топлива в виде таблеток в требуемом положении (см. Разработка, производство и эксплуатация ТВЭЛов энергетических реакторов. Кн. 1, Ф.Г.Решетников, Ю.К.Бибилашвили, И.С.Головнин. М.: Энергоатомиздат, 1995, с.45) Для водо-водяного реактора ВВЭР-1000 длина стержневого ТВЭЛа составляет 3837 мм и диаметр 9,1 мм, а для ВВЭР 440 длина составляет ≈ 2500 мм и диаметр 9,1 мм. В силу различных длин эти ТВЭЛы отличаются длиной топливного столба, длиной компенсационного объема от таблетки до заглушки и не могут контролироваться на одной линии, например ТВЭЛы ВВЭР-440 на линии ВВЭР-1000 и наоборот без конструктивной перестройки линии, т.е. требовалась для ТВЭЛов ВВЭР-440 одна линия, а для ТВЭЛов ВВЭР-1000 другая линия.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, содержащая механизм выдачи ТВЭЛ, состоящая из двух наклонных площадок с уклоном в сторону средства проводки ТВЭЛов на операции контроля в виде рольганга, отсекателей поштучной выдачи тепловыделяющих элементов на рольганг, размещенных вдоль наклонных площадок контейнеров накопителей с окнами ввода бракованных тепловыделяющих элементов, систему управления и соосно рольгангу размещенного в технологической последовательности между наклонными площадками средства для выявления дефектов топливных таблеток, длины столба топливных таблеток, наличия фиксаторов, суммарных зазоров между топливными таблетками с источником гамма-излучения и фотодатчиками, размещенного после второй наклонной площадки средства для измерения тепловыделяющего элемента по диаметру и кривизне, разбракователей и сбрасывателей тепловыделяющих элементов, сблокированных с датчиком соответствующего средства измерения (см. Авторское свидетельство СССР N 1117088 по заявке 3502508\28-12(161085) от 22.10.82 г., Мкл B 07 C 5/04).

Недостатком линии является то, что контроль и разбраковку ТВЭЛ на ней можно осуществить либо для реактора ВВЭР-1000, либо для реактора ВВЭР-440, т.е. требовалось иметь две линии, а иначе из-за разной длины ТВЭЛы по наклонной площадке через отсекатели проводиться не будут.

Одним из условий проводки ТВЭЛа по наклонной площадке является то, что каждому срабатыванию отсекателей поштучной выдачи предшествует обязательное нахождение ТВЭЛа над двумя датчиками начала и конца ТВЭЛа, которые выдают сигнал на срабатывание отсекателя. По этой причине ТВЭЛ реактора ВВЭР-440, из-за его длины, меньшей длины ТВЭЛа реактора ВВЭР-1000, на линии контроля ТВЭЛов ВВЭР-1000 проводиться через отсекатели поштучной выдачи не будет. Линия не обеспечена накопителями в виде наклонных площадок для проведения производственно-технического контроля, контроля ОТК и комплектации партии.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей линии, позволяющей производить контроль и разбраковку как ТВЭЛов реактора ВВЭР-1000, так и ТВЭЛов реактора ВВЭР-440, а также расширение площади накопителей.

Эта техническая задача решается тем, что в линии контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, содержащей механизм выдачи тепловыделяющих элементов, состоящей из двух наклонных площадок с уклоном в сторону средства проводки тепловыделяющих элементов на операции контроля и разбраковки в виде рольганга, отсекателей поштучной выдачи тепловыделяющих элементов на рольганг, размещенных вдоль наклонных площадок, контейнеров-накопителей с окнами ввода бракованных тепловыделяющих элементов, системы управления и соосно рольгангу размещенных в технологической последовательности между наклонными площадками средства для выявления внутренних дефектов топливных таблеток, длины столба топливных таблеток, наличия фиксаторов, суммарных зазоров между топливными таблетками с источником гамма-излучения и фотодатчиками, и после второй наклонной площадки средства для контроля тепловыделяющего элемента по диаметру и кривизне, разбракователей и сбрасывателей тепловыделяющих элементов, сблокированных с датчиками контроля соответствующего средства измерения и контроля, согласно изобретению линия снабжена, по крайней мере, дополнительно тремя наклонными площадками, датчики контроля размещены на каждой наклонной площадке перед отсекателями параллельно оси отсекателей поштучной подачи тепловыделяющих элементов и под средствами проводки тепловыделяющего элемента после каждого средства контроля параллельно оси проводки, между каждой парой датчиков контроля начала и конца тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000 на расстоянии от датчика контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000, равном разнице между длиной тепловыделяющего элемента ВВЭР-1000 и длиной тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440, размещены промежуточные датчики контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440, причем оба датчика контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000 и начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440 снабжены выключателями от электрической сети.

Другими отличиями является выполнение головной наклонной площадки двускатной, по высоте с направлением уклона верхней площадки от механизма выдачи тепловыделяющих элементов, а нижней с уклоном наоборот к средству проводки - рольгангу.

Выполнение наклонной площадки разбраковки ТВЭЛ по диаметру и кривизне аналогично головной площадке, т. е. двускатной и размещение на конечной наклонной площадке механизма приема проконтролированных ТВЭЛ.

Такое выполнение линии контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов позволит расширить технологические возможности линии и расширить площадь накопителей за счет снабжения линии дополнительно тремя наклонными площадками выполнения головной площадки двускатной и размещения на всех площадках между каждой парой датчиков датчика на расстоянии от датчика контроля конца тепловыделяющего элемента ВВЭР-1000, равном разнице длин тепловыделяющих элементов ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 и снабжения их выключателями от электрической сети, позволяющими при отключении промежуточного датчика контролировать тепловыделяющие элементы ВВЭР-1000, а при отключении датчика контроля конца тепловыделяющего элемента ВВЭР-1000 контролировать тепловыделяющие элементы ВВЭР-440.

На чертежах представлена линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, где:
на фиг. 1 - общий вид линии;
на фиг. 2 - вид с боку головной площадки;
на фиг. 3 - вид с боку наклонной площадки разбраковки по внутренним дефектам;
на фиг. 4 - вид с боку наклонной площадки разбраковки ТВЭЛа по диаметру и кривизне;
на фиг. 5 - вид с боку конечной наклонной площадки;
на фиг. 6 - схема выключателей датчиков.

Линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, содержит механизм выдачи 1 тепловыделяющих элементов 2 и состоит из наклонных площадок 3, 4 с уклоном в сторону средства проводки 5 тепловыделяющих элементов 2 на операции контроля и разбраковки в виде рольганга, отсекателей 6 поштучной выдачи тепловыделяющих элементов 2 на рольганг 5, размещенных вдоль наклонных площадок 3, 4 контейнеров-накопителей 7 с окнами 8 ввода бракованных тепловыделяющих элементов 2, системы управления и соосно рольгангу 5, размещенного в технологической последовательности между наклонными площадками средства 9 для выявления дефектов топливных таблеток, наличия фиксаторов, суммарных зазоров между топливными таблетками с источником гамма-излучения и фотодатчиками (не показано), размещенного после второй наклонной площадки 4 средства 10 для контроля тепловыделяющего элемента 2 по диаметру и кривизне, разбракователей 11 и сбрасывателей 12 тепловыделяющих элементов 2, сблокированных с датчиками 13 контроля начала и датчиками 14 конца тепловыделяющего элемента 2 соответствующего средства измерения и контроля.

Линия снабжена, по крайней мере, дополнительно тремя наклонными площадками 15, 16, 17, датчики контроля 13, 14 размещены на каждой наклонной площадке 3, 4, 15, 16, 17 перед отсекателями 6 параллельно оси отсекателей поштучной подачи тепловыделяющих элементов 2 и под средствами 5 проводки тепловыделяющего элемента 2 после каждого средства контроля параллельно оси проводки, между каждой парой датчиков 13, 14 конца и начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000 на расстоянии от датчика 14 контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000, равном разнице ΔL = L-L₁ между длинной L тепловыделяющего элемента ВВЭР-1000 и длиной L₁ тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440, размещены промежуточные датчики 18 контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440, причем оба датчика контроля 14, 18 начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000 и начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440 снабжены выключателями 19, 20 отключения датчиков 14, 18 от электрической сети.

Головная площадка 3 выполнена двускатной, где верхняя площадка 3 имеет уклон от механизма 1 выдачи тепловыделяющих элементов, а нижняя площадка 21 имеет уклон в сторону рольганга 5.

Аналогично выполнена наклонная площадка 15, т.е. двускатной с нижней наклонной площадкой 22. Конечная наклонная площадка 17 снабжена механизмом приема проконтролированных тепловыделяющих элементов 2 и выполнена аналогично механизму 1 с уклоном площадки в сторону механизма приема.

Линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов работает следующим образом.

Тепловыделяющие элементы 2 из механизма 1 выдачи скатываются на наклонную площадку 3 до отсекателей 6, где проходят производственно-технический контроль по внешнему виду, т.е. выявляются забоины, царапины, потертости и т. д. отделяются от основного потока. При контроле тепловыделяющих элементов 2 ВВЭР-1000 выключателем 20 от электрической сети отключен датчик 18, а в работе подключенными к электрической сети находятся датчики 13, 14. При контроле тепловыделяюших элементов 2 ВВЭР-440 выключателем 19 отключен от электрической сети датчик 14, а в работе, подключенными к электрической сети, находятся датчики 13, 18. При попадании тепловыделяющего элемента 2 в зону действия двух датчиков, т.е. при нахождении тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ) над парой датчиков, от последних поступает сигнал на срабатывание отсекателя 6 поштучной выдачи ТВЭЛ 2 и ТВЭЛ 2 скатывается на нижнюю наклонную площадку 21 до отсекателей 6, размещенных на нижней площадке, где при попадании в зону действия двух датчиков 13,14 для ТВЭЛ ВВЭР-1000, либо датчиков 13, 18 для ТВЭЛ-440 от датчиков поступает сигнал на срабатывание отсекателя поштучной выдачи ТВЭЛ. После отсекателя поштучной выдачи ТВЭЛ по средству проводки - рольгангу 5 поступает на контроль на средство 9, где, перемещаясь рольгангом 5, проходит контроль дефектов топливных таблеток внутри ТВЭЛа 2, определяется длина стоба топливных таблеток, наличие фиксаторов, суммарный зазор между топливными таблетками. После контроля ТВЭЛ 2 рольгангом 5 перемещается над датчиками, аналогично размещенными, что и на наклонной площадке 3, т.е. при контроле ТВЭЛа ВВЭР-1000 включены датчики 13, 14 и отключен датчик 18, а при контроле ТВЭЛа ВВЭР-440 включены датчики 13, 18 и отключен датчик 14. В случае выявления дефекта при контроле в средстве 9 от датчиков поступает сигнал на изъятие бракованного ТВЭЛа из общего потока и на срабатывание разбракователей 11, которые сбрасывают бракованный ТВЭЛ через окно 8 в контейнер-накопитель 7 бракованных ТВЭЛ 2, а годный ТВЭЛ 2 сбрасывателем 12 поднимает ТВЭЛ 2 на наклонную площадку 4 до отсекателей 6 и на рольганг 5, по которому ТВЭЛ 2 перемещается через средство 10 контроля диаметра и кривизны. В случае выявления брака ТВЭЛа 2 по диаметру или кривизне последний разбраковывателем 11 сбрасывает ТВЭЛ 2 через окно в контейнер 7, а годный ТВЭЛ 2 с рольганга 5 сбрасывателем 12 сбрасывается на наклонную площадку 15 до отсекателей 6, откуда поштучно на нижнюю наклонную площадку 22 до отсекателей 6 и поштучно на рольганг 5, который транспортирует ТВЭЛ 2 на наклонную площадку 16, где формируют партию и проводится контроль ОТК по внешнему виду ТВЭЛа. Сформированная партия ТВЭЛ 2 рольгангом 2 передается на конечную наклонную площадку 17, где с помощью датчиков 13, 14 или 13, 18 формируют партии ТВЭЛ ВВЭР-1000 или ВВЭР-440 и загружают их в механизм приема, выполненный аналогично механизму 1 (транспортная кассета).

Благодаря наличию достаточного количества накопителей линия может работать по заданной программе в автоматическом режиме, а предложенное размещение датчиков позволит осуществлять контроль ТВЭЛов как для ВВЭР-1000, так и для ВВЭР-440 на одной линии вместо требуемых двух.

Использование: в ядерной энергетике на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов, для расширения технологических возможностей линии контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 и расширения площади накопителей. Сущность изобретения: линия снабжена дополнительно, по крайней мере, тремя наклонными площадками, датчики контроля размещены на каждой наклонной площадке перед отсекателями параллельно оси отсекателей поштучной подачи тепловыделяющих элементов и под средствами проводки тепловыделяющего элемента после каждого средства контроля параллельно оси проводки, между каждой парой датчиков контроля начала и конца тепловыделяющего элемента реактора ВВЭР-1000, на расстоянии от датчика контроля начала тепловыделяющего элемента, равном разнице между длинами тепловыделяющих элементов реактора ВВЭР-1000 и реактора ВВЭР-440, размещены промежуточные датчики контроля начала тепловыделяющего элемента реактора ВВЭР-440, причем оба датчика контроля начала тепловыделяющих элементов реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 снабжены выключателями от электрической сети. Головная наклонная площадка выполнена двускатной по высоте с направлением уклона верхней площадки от механизма выдачи тепловыделяющих элементов, а нижняя - с уклоном к средству проводки -рольгангу, наклонная площадка контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов по кривизне и диаметру выполнена аналогично головной, а на конечной наклонной площадке размещен механизм приема проконтролированных тепловыделяющих элементов. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, содержащая механизм выдачи тепловыделяющих элементов, состоящая из двух наклонных площадок с уклоном в сторону средства проводки тепловыделяющих элементов на операции контроля и разбраковки в виде рольганга, отсекателей поштучной выдачи тепловыделяющих элементов на рольганг, размещенных вдоль наклонных площадок, контейнеров-накопителей с окнами ввода бракованных тепловыделяющих элементов, системы управления и соосно рольгангу размещенных в технологической последовательности между наклонными площадками средства для выявления внутренних дефектов топливных таблеток, длины столба топливных таблеток, наличия фиксаторов, суммарных зазоров между топливными таблетками с источником гамма-излучения и фотодатчиками и после второй наклонной площадки средства для контроля тепловыделяющего элемента по диаметру и кривизне, разбракователей и сбрасывателей тепловыделяющих элементов, сблокированных с датчиками контроля соответствующего средства измерения и контроля, отличающаяся тем, что линия снабжена, по крайней мере, дополнительно тремя наклонными площадками, датчики контроля размещены на каждой наклонной площадке перед отсекателями параллельно оси отсекателей поштучной подачи тепловыделяющих элементов и под средствами проводки тепловыделяющего элемента после каждого средства контроля параллельно оси проводки между каждой парой датчиков контроля начала и конца тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000 на расстоянии от датчика контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-1000, равном разнице между длиной тепловыделяющего элемента ВВЭР-1000 и длиной тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440, размещены промежуточные датчики контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440, причем оба датчика контроля начала тепловыделяющего элемента для ядерного ректора ВВЭР-1000 и начала тепловыделяющего элемента для ядерного реактора ВВЭР-440 снабжены выключателями от электрической сети. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что головная наклонная площадка выполнена двускатной по высоте с направлением уклона верхней площадки от механизма выдачи тепловыделяющих элементов, а нижняя наклонная площадка с уклоном наоборот к средству проводки-рольгангу. 3. Линия по пп.l и 2, отличающаяся тем, что наклонная площадка контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов по диаметру и кривизне выполнена аналогично головной наклонной площадке. 4. Линия по п.1, отличающаяся тем, что на конечной наклонной площадке размещен механизм приема проконтролированных тепловыделяющих элементов.