СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2006 года по МПК G21C17/00 

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение при контроле оболочки, снаряженной топливными таблетками, герметизированной снаряженной оболочки - тепловыделяющего элемента (твэла) и твэла перед сборкой в тепловыделяющую сборку (ТВС).

Известно, что в усовершенствованном реакторе ВВЭР-1000 для начальной загрузки применяются ТВС с четырьмя обогащениями топлива. Для центральной области обогащение урана составляет 2,0% (массовое содержание), для промежуточных - 3,0%, а для внешней периферийной используются ТВС, содержащие во внешнем ряду твэлы с обогащением 3,6%, во внутренней - 4,0% ²³⁵U (см. Книга 1 «Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов». Под ред. Ф.Г.Решетникова - М.: Энергоатомиздат, 1995 г., стр.17).

Для нормальной работы ядерного реактора, исключения искажений нейтронного и температурного полей в каждом твэле должно быть строго заданное количество ядерного топлива (делящегося изотопа), однако при массовом производстве не исключена возможность перепутать твэлы с разным обогащением по урану 235, поскольку внешне они не отличаются друг от друга.

Известен способ контроля оболочки тепловыделяющего элемента, включающий контроль длины оболочки после отрезки трубки в размер оболочки (см. Патент Российской Федерации RU 2084026 от 06.10.1994, опубл. 10.07.1997, МПК 6 G 21 С 21/02, «Способ изготовления оболочки твэла и автоматическая линия его осуществления». В известном способе не предусмотрена маркировка оболочек в соответствии с тем обогащением ядерного топлива, которое будет снаряжено в эти оболочки, и соответственно не предусмотрен контроль индексов маркировки на оболочках.

Известен способ контроля оболочки твэла, включающий контроль длины оболочки после отрезки трубки в размер оболочки, взвешивание оболочки с запрессованной в нее заглушкой и ультразвуковой контроль сварного шва после электронно-лучевой сварки заглушки к оболочке (см. Патент RU, 2145449 от 30.10.1997, МПК 6 G 21 С 21/02. «Автоматическая линия изготовления твэлов»).

В известном способе предусмотрен больший объем контроля, но также не предусмотрена маркировка оболочек в соответствии с тем обогащением ядерного топлива, которое будет снаряжено в эти оболочки, и соответственно не предусмотрен контроль индексов маркировки на оболочках.

Наиболее близким по техническим условиям и достигаемому эффекту является способ контроля тепловыделяющих элементов, включающий контроль длины трубки-оболочки после резки трубки в размер оболочки с передачей данных в блок согласования индикации системы автоматического управления и позицирования, взвешивания оболочки после запрессовки в нее заглушки с передачей данных в систему автоматического управления электронно-вычислительной машины и ультразвуковой контроль сварного шва после электронно-лучевой сварки заглушки к оболочке (см. Патент Российской Федерации RU 2195723 от 09.06.2000, опубл. 27.12.2002, МПК 7 G 21 С 21/02, 3/06. «Автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента»).

В способе-прототипе не предусмотрена маркировка оболочек в соответствии с тем обогащением ядерного топлива, которое будет снаряжено в эти оболочки, и соответственно не предусмотрен контроль индексов маркировки на оболочках, что не исключает возможности перепутать твэлы с разным обогащением по урану 235 и не исключена возможность искажения нейтронного и температурного полей ядерного реактора.

Технической задачей изобретения является обеспечение возможности прослеживания движения тепловыделяющих элементов по всему технологическому потоку от изготовления до сборки в тепловыделяющую сборку, выявление и изоляция тепловыделяющих элементов, не соответствующих требованиям, исключение при этом искажений температурного и нейтронного полей в ядерном реакторе.

Эта техническая задача решается тем, что в способе контроля тепловыделяющих элементов, включающем контроль длины трубки-оболочки после резки трубки в размер оболочки с передачей данных в блок согласования и индикации системы автоматического управления и позицирования, взвешивание оболочки после запрессовки в нее заглушки с передачей данных в систему автоматического управления электронно-вычислительной машины и ультразвуковой контроль сварного шва после электронно-лучевой сварки заглушки к оболочке, согласно изобретению предварительно на заглушке оболочки выполняют маркировку с указанием индекса обогащения по урану 235 ядерного топлива, которое будет снаряжено в эту оболочку, и порядковый номер оболочки (в дальнейшем тепловыделяющего элемента), затем оболочку с заглушкой по наклонной поверхности самокатом перемещают до отверстия, размещенного под заглушкой с маркировкой по образующей, пассиком посредством пневмоцилиндра прижимают оболочку с заглушкой к поверхности столешницы, изолируют место контроля от попадания света извне, освещают номер на заглушке газоразрядной лампой красного цвета, пассиком перемещают оболочку вращением вокруг своей оси с заданной скоростью через отверстие в столешнице, видеокамерой осуществляют считывание номера и вводят его в систему автоматического управления ЭВМ.

Такое выполнение способа позволяет прослеживать движение тепловыделяющих элементов по всему технологическому потоку при их изготовлении и сборке в тепловыделяющую сборку с заданным обогащением по урану 235, выявить тепловыделяющие элементы с отклонением по обогащению по урану 235, изолировать их, заменить тепловыделяющим элементов с заданным обогащением по урану 235 (маркировка на заглушке твэла соответствует обогащению по урану 235) и тем самым обеспечить нормальную работу ядерного реактора за счет исключения искажений нейтронного и температурного полей.

Заявленный способ осуществляется следующим образом: трубку из циркониевого сплава после резки в размер оболочки тепловыделяющего элемента с передачей данных в блок согласования и индикации системы автоматического управления и позицирования подвергают контролю длины, калибровке одного конца оболочки, очистке и сушке оболочки, запрессовке заглушки, на которой по образующей предварительно выполняют маркировку с указанием индекса обогащения по урану 235 ядерного топлива, которое будет снаряжено в эту оболочку, и порядковый номер оболочки (в дальнейшем тепловыделяющий элемент).

Оболочку с запрессованной в один конец заглушкой взвешивают и по наклонной поверхности столешницы самокатом перемещают до отверстия, размещенного под заглушкой с маркировкой по образующей. На установке считывания номера пассиком посредством пневмоцилиндра прижимают оболочку с заглушкой к поверхности столешницы, изолируют место контроля от попадания света извне опусканием двух шторок из кожуха на кожух, освещают номер на заглушке газоразрядной лампой красного цвета, пассиком, взаимодействующим с электродвигателем, перемещают оболочку с заглушкой с вращением вокруг своей оси с заданной скоростью через отверстие в столешнице, видеокамерой осуществляют считывание номера с заглушки и вводят его вместе с весом каждой оболочки в память компьютера.

В электронно-лучевой установке осуществляют сварку заглушки к оболочке.

Способ прошел промышленные испытания и получен положительный эффект. Таким образом, достигается контроль соответствия маркировки на заглушке оболочки ядерному топливу, снаряженному в нее, не возникает проблем замены тепловыделяющего элемента при его изоляции по несоответствию требованиям на соответствующий тепловыделяющий элемент. В целом способ обеспечивает решение поставленной технической задачи.

Заявленное изобретение относится к атомной энергетике. Заявленный способ контроля тепловыделяющих элементов состоит в том, что при изготовлении оболочки заглушку предварительно маркируют, номер считывают, взвешивают оболочку и данные вносят в компьютер, после снаряжения оболочки ядерным топливом считывают номер, взвешивают снаряженную оболочку, определяют чистый вес ядерного топлива и данные заносят в компьютер, после герметизации и контроля осуществляют считывание номера и заносят в компьютер и перед сборкой тепловыделяющего элемента осуществляют считывание номера и данные заносят в компьютер. Техническим результатом является обеспечение возможности прослеживания движения тепловыделяющих элементов по всему технологическому потоку от изготовления до сборки в тепловыделяющую сборку, выявление и изоляция тепловыделяющих элементов, не соответствующих требованиям, исключение при этом искажений температурного и нейтронного полей в ядерном реакторе.

Способ контроля тепловыделяющих элементов, включающий контроль длины трубки-оболочки после резки трубки в размер оболочки с передачей данных в блок согласования и индикации системы автоматического управления и позицирования, взвешивание оболочки после запрессовки в нее заглушки с передачей данных в систему автоматического управления электронно-вычислительной машины и ультразвуковой контроль сварного шва после электронно-лучевой сварки заглушки к оболочке, отличающийся тем, что предварительно на заглушке оболочки выполняют маркировку с указанием индекса обогащения по урану 235 ядерного топлива, которое будет снаряжено в эту оболочку, и порядковый номер оболочки, затем оболочку с заглушкой по наклонной поверхности самокатом перемещают до отверстия, размещенного под заглушкой с маркировкой по образующей, пассиком посредством пневмоцилиндра прижимают оболочку с заглушкой к поверхности столешницы, изолируют место контроля от попадания света извне, освещают номер на заглушке газоразрядной лампой красного цвета, пассиком перемещают оболочку с вращением вокруг своей оси с заданной скоростью через отверстие в столешнице, видеокамерой осуществляют считывание номера и вводят его в систему автоматического управления электронно-вычислительной машины.