УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СПЛОШНОСТИ ТОПЛИВНОГО СТОЛБА Российский патент 2004 года по МПК G21C17/00 

Изобретение относится к области контроля тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов, а именно к измерению сплошности топливного столба твэлов, изготовленных в виде труб, заполненных таблетками ядерного топлива. Зазоры между таблетками и сколы на поверхности таблеток нарушают сплошность топливного столба.

Известно устройство для измерения зазоров по авторскому свидетельству СССР 830867, G 01 N 9/24, 1980, содержащее блок источника гамма-излучения, блок детектирования, размещенные в защитных экранах с коллиматорами, средство перемещения контролируемого твэла и систему измерения. Недостатком является низкая производительность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство по патенту 2108631, G 21 С 17/00, G 01 N 9/24, 1997 (прототип), содержащее блоки источников гамма-излучения, блоки детектирования, установленные взаимно перпендикулярно, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, средство перемещения контролируемого твэла и систему измерения. Недостатком является низкая производительность.

Задачей изобретения является повышение производительности контроля за счет одновременного контроля двух твэлов без увеличения количества источников.

Задача решается тем, что устройство контроля сплошности топливного столба, содержащее блоки источников гамма-излучения, блоки детектирования, установленные взаимно перпендикулярно, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, транспортирующее средство и систему измерения, согласно формуле изобретения в каждом экране с коллимационным каналом блоков гамма-излучения выполнен дополнительный коллимационный канал, источники блоков гамма-излучения и твэлы расположены в вертикальной плоскости таким образом, что их геометрические оси образуют вершины квадрата, а транспортирующее средство выполнено в виде приводных роликов с двумя ручьями
Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как выполнение транспортирующего средства в виде приводных роликов с двумя ручьями позволяет перемещать два твэла одновременно с одинаковой скоростью, каждый блок гамма источников создает два направленных потока, а взаимное расположение источников и твэлов обеспечивает одинаковое расстояние между источниками и твэлами во всех направлениях измерения.

На фиг.1 показана схема устройства контроля сплошности топливного столба.

На фиг.2 - схема расположения элементов устройства в вертикальной плоскости.

Устройство содержит компьютер 1, блок ввода/вывода 2, в состав которого входят генератор опорной частоты 3, счетчики импульсов 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, регистр ввода дискретных сигналов 11, регистр вывода дискретных сигналов 12. Устройство содержит также датчики конца базового участка 13, 14, детекторы 15, 16, 17, 18, гамма-излучения с коллимационными каналами, датчики начала базового участка 19, 20, генераторы импульсов управляемой частоты 21, 22, средство 23 транспортирования твэлов, источник 24 гамма-излучения с коллимационными каналами 25, 26, источник 27 гамма-излучения с коллимационными каналами 28, 29.

Твэл представляет собой трубку, внутри которой расположены таблетки ядерного топлива, фиксирующий элемент, компенсационный зазор.

Устройство работает следующим образом.

По команде из регистра 12 вывода дискретных сигналов транспортирующее средство 23 передвигает твэлы вдоль оси, при этом твэлы просвечиваются коллимированными пучками гамма квантов через коллимационные каналы 25, 26, 28, 29 и воздействуют на ролики генератора управляемой частоты 21, 22. В начале на пути гамма квантов оказывается компенсационный зазор, затем фиксирующий элемент с малым коэффициентом поглощения гамма квантов, и далее следуют топливный столб, состоящий из таблеток ядерного топлива, между которыми могут появляться локальные зазоры - несплошности столба.

В процессе перемещения твэлов на позиции контроля производится формирование массива параметров памяти ЭВМ по следующему алгоритму для каждого твэла. В момент подачи твэлов на позицию контроля срабатывают датчики начала базового участка 19, 20, сигнал которого через регистр ввода 11 блока 2 запускает программу считывания информации со счетчиков 5, 6, 7, 8, 9, 10 и регистра 11. В процессе контроля импульсные сигналы с детекторов гамма-излучения 15, 16, 17, 18 поступают на счетные входы счетчиков 5, 6, 8, 9 соответственно. При этом на управляющие входы 5, 6, 8, 9 подается стробирующий сигнал со счетчика 4, запрограммированного на пересчет импульсов генератора опорной частоты 3.

Таким образом, стробирующие импульсы задают фиксированное время накопления импульсов с детекторов гамма-излучения и, в счетчиках 5, 6, 8, 9 формируются числа, пропорциональные скорости счета импульсов (величине потоков гамма квантов). Одновременно импульсы с генераторов управляемой частоты 21, 22 подаются на счетчики 7, 10, где формируются числа, пропорциональные расстоянию, на которое переместился каждый твэл. Синхронно с появлением стробирующего импульса производится считывание информации со счетчиков 5, 6, 7, 8, 9, 10 и регистра 11 в массив записей, в память компьютера. Формирование массива завершается при срабатывании датчиков конца базового участка 13, 14. Таким образом, по завершении процесса контроля в памяти компьютера содержится массив записей.

Далее производится обработка массива записей по определенному алгоритму.

Результаты обработки массива представляют значения максимального и суммарного зазоров, не зависящие от активности источников гамма-излучения, износа ролика генератора управляемой частоты и расположения сколов на поверхности таблеток. Максимальный и суммарный зазоры являются определяющими характеристиками сплошности топливного столба в твэлах ядерных реакторов.

Величины суммарного и максимального зазоров отображаются на экране монитора компьютера и могут использоваться для отбраковки твэлов с зазорами, превышающими допустимые.

Изобретение относится к контролю тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов, а именно к измерению сплошности топливного столба твэлов, изготовленных в виде труб, заполненных таблетками ядерного топлива. Зазоры между таблетками и сколы на поверхности таблеток нарушают сплошность топливного столба. Устройство контроля сплошности топливного столба содержит блоки источников гамма-излучения, блоки детектирования, установленные взаимно перпендикулярно, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, транспортирующее средство и систему измерения, а в каждом экране с коллимационным каналом блоков гамма-излучения выполнен дополнительный коллимационный канал, источники блоков гамма-излучения и твэлы расположены в вертикальной плоскости так, что их геометрические оси образуют вершины квадрата, а транспортирующее средство выполнено в виде приводных роликов с двумя ручьями. Технический результат - повышение производительности контроля за счет одновременного контроля двух твэлов без увеличения количества источников. 2 ил.

Устройство контроля сплошности топливного столба, содержащее блоки источников гамма-излучения, блоки детектирования, установленные взаимно перпендикулярно, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, транспортирующее средство и систему измерения, отличающееся тем, что в каждом экране с коллимационным каналом блоков гамма-излучения выполнен дополнительный коллимационный канал, источники блоков гамма-излучения и твэлы расположены в вертикальной плоскости таким образом, что их геометрические оси образуют вершины квадрата, а транспортирующее средство выполнено в виде приводных роликов с двумя ручьями.