СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕМ ЭЛЕМЕНТЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2010 года по МПК G21C17/06 G01L11/06 

Описание патента на изобретение RU2408098C2

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля давления газа внутри тепловыделяющего элемента (ТВЭЛа) ядерного реактора. Давление газа внутри ТВЭЛа - один из параметров, определяющих безопасность ядерных реакторов, а потому подлежащих контролю в процессе их производства. Изобретение может быть использовано также для измерения давления газа внутри герметических сосудов без их разгерметизации.

Известен способ определения давления газа в герметичных тонкостенных изделиях, заключающийся в том, что к внешней поверхности оболочки изделия, расположенного вертикально, прикладывают тепловой импульс и измеряют температуру оболочки ТВЭЛа в точках, отстоящих на некотором расстоянии от устройства, создающего этот тепловой импульс по его разным сторонам [Авторское свидетельство СССР №1306295, G01L 11/00, 1991].

Недостатком способа является то, что нагрев осуществляется с помощью накладного нагревателя, что не обеспечивает необходимую воспроизводимость нагревания оболочки, а возбуждаемые конвективные потоки газа имеют малую мощность.

За прототип принят способ контроля давления газа внутри ТВЭЛа, совпадающий по назначению и некоторым признакам с заявляемым способом [Патент РФ №2109259, G01L 11/00, 1998]. Сущность способа-прототипа заключается в том, что расположенный горизонтально ТВЭЛ вводят в кольцевой индукционный нагреватель, а температуру оболочки ТВЭЛа измеряют датчиками, располагаемыми соосно перпендикулярно оси ТВЭЛа, один датчик - на верхней образующей оболочки, другой - на нижней. При этом измеряют одновременно приращение температуры датчиков. По полусумме температур и их разности определяют давление газа внутри ТВЭЛа.

Недостатком известного способа является то, что измеренные значения температуры, по которым определяется давление, зависят не только от давления под оболочкой, но и от движения наружного воздуха, вызывающего изменения температуры участков оболочки, контролируемых датчиками, от изменения теплового контакта между датчиками и оболочкой, а также подвержены разбросу из-за статистического характера конвективных потоков газа, что обуславливает недостаточную точность измерения.

Технический результат, получаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении точности измерения давления газа внутри ТВЭЛа.

Указанный технический результат достигается при реализации способа контроля давления газа внутри ТВЭЛа ядерного реактора, при котором ТВЭЛ располагают горизонтально, вставляют в кольцевой индукционный нагреватель, генерируют тепловой импульс, возбуждающий конвективное течение газа в ТВЭЛе, измеряют изменение температуры прижатыми к оболочке датчиками температуры и на основе величины изменения температуры рассчитывают давление газа, отличающегося тем, что перед измерениями устанавливают на датчики температуры башмаки и муфты, прижимают датчики к оболочке с равными усилиями противоположно друг другу, один - сверху, второй - снизу, устанавливают теплоизоляционные накладки между датчиками, измеряют разность температур, показанных датчиками, затем подают тепловой импульс и через определенное время τ1 снова измеряют разность температур, после чего поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками и индукционным нагревателем на угол 180° и после поворота измеряют разность температур через определенное время τ2, затем подают второй тепловой импульс и измеряют разность температур через время τ1, потом поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками температуры и индукционным нагревателем на 180° обратно в исходное положение, снова измеряют разность температур через время τ2, цикл повторяют несколько раз, после чего математически обрабатывают полученные результаты, в результате чего определяют величину давления газа внутри ТВЭЛа.

Способ реализуют следующим образом. После введения ТВЭЛа внутрь кольцевого индукционного нагревателя фиксируют его относительно нагревателя. Затем для получения стабильного теплового контакта датчиков температуры с поверхностью оболочки ТВЭЛа на них устанавливают металлические пластины (башмаки) и эластичные муфты и прижимают их к оболочке с одинаковым усилием.

Так как информацию о конвективном движении газа внутри ТВЭЛа датчики температуры получают через оболочку, а внешние воздушные потоки действуют на наружную поверхность оболочки и датчики, то возникает погрешность, которая может составлять недопустимо большую величину (до 30 и более процентов). Для исключения изменения температуры датчиков от потоков наружного воздуха на поверхность оболочки ТВЭЛа между датчиками в области измерения температуры устанавливают теплоизоляционные накладки.

Измеряют исходную разность температур участков оболочки, к которым прижаты датчики (Vd1), и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt1). В индукционный нагреватель подают кратковременно (примерно 1,0 с) высокочастотный ток и через определенное время τ1 снова измеряют разность температур (Vd2) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt2). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd1=Vd2-Vd1.

Далее для компенсации влияния на конвективные потоки асимметрии оболочки и элементов внутри поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками и индукционным нагревателем на угол 180° и после поворота через определенное время τ2 измеряют разность температур (Vd3) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt3). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd2=Vd2-Vd3. В индукционный нагреватель вновь подают кратковременно (примерно 1,0 с) высокочастотный ток и через определенное время τ1 снова измеряют разность температур (Vd4) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt4). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd3=Vd3-Vd4. Поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками температуры и индукционным нагревателем на 180° обратно в исходное положение, снова через время τ2 измеряют разность температур (Vd5) и абсолютную температуру, которую показывает один из датчиков (Vt5). Рассчитывают дифференциальную разность Vdd4=Vd5-Vd4.

Затем для уменьшения разброса значений дифференциальной разности температуры участков оболочки за счет статистического характера конвективных потоков газа внутри ТВЭЛа указанный цикл операций повторяют, после чего определяют сумму дифференциальных значений разности температур участков оболочки Vdr=ΣVddi и абсолютное изменение температуры оболочки dVe=Vtk-Vt1.

Давление газа в ТВЭЛе определяют по формуле:

P=[A·ln(Vdr·(C/dVe))-B]·0.1 (МПа),

где А, В, С - градуировочные коэффициенты, значение которых устанавливают при градуировке для конкретного типа ТВЭЛов.

Экспериментальные исследования, проведенные на действующем по предлагаемому способу устройстве, подтвердили эффективность заявленных технических решений и обеспечили снижение погрешности измерений в 1,5-2 раза. Характерные зависимости Vd (кривая №2), Vt (кривая №1), получаемые при контроле давления, представлены на фиг.1.

Указанные отличительные признаки в предложенном способе необходимы и достаточны для обеспечения заявленного технического результата.

Похожие патенты RU2408098C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕМ ЭЛЕМЕНТЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2008
  • Жаворонко Александр Иванович
  • Кривоносов Сергей Владимирович
RU2399970C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕМ ЭЛЕМЕНТЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 1996
  • Калякин А.Н.
  • Шульман Ю.С.
  • Иванов А.В.
  • Павлинов В.С.
  • Левин С.Н.
  • Ковин Е.П.
  • Литвинов Е.В.
RU2109259C1
Способ прогнозирования работоспособности термоэмиссионного электрогенерирующего элемента с вентилируемым твэлом 2017
  • Корнилов Владимир Александрович
  • Тугаенко Вячеслав Юрьевич
RU2673061C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И РАЗБРАКОВКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2003
  • Лузин А.М.
  • Петров А.Н.
  • Батуев В.И.
  • Филиппов Е.А.
RU2261489C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТАХ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ 1992
  • Новиков Александр Юрьевич
  • Зеленчук Анатолий Владимирович
  • Пастушин Владимир Витольдович
  • Сафронов Алексей Дмитриевич
  • Еремин Владимир Васильевич
  • Ермолаев Игорь Евгеньевич
  • Демидов Дмитрий Александрович
  • Бибилашвили Юрий Константинович
RU2049316C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕМ ЭЛЕМЕНТЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2008
  • Коротков Борис Романович
  • Митянин Александр Петрович
  • Половых Александр Юрьевич
  • Чащин Сергей Борисович
  • Жуков Юрий Александрович
  • Карлов Юрий Кимович
  • Чапаев Игорь Геннадьевич
RU2378630C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ГАЗОСБОРНИКЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2005
  • Спиридонов Юрий Георгиевич
  • Спиридонов Сергей Юрьевич
  • Котов Николай Петрович
  • Валиуллин Фаат Хабибуллович
RU2300746C2
Способ измерения концентрации гелия в тепловыделяющем элементе 2016
  • Красников Юрий Викторович
  • Дворников Павел Александрович
  • Ковтун Сергей Николаевич
  • Полионов Виктор Петрович
  • Шутов Павел Семенович
  • Стародубцев Алексей Валериевич
  • Степанов Александр Михайлович
RU2634309C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ 2013
  • Подгорнов Владимир Аминович
  • Путилин Олег Сергеевич
  • Лапаксин Александр Александрович
RU2552526C1
СПОСОБ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕРМОЭМИССИОННОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА С СИСТЕМОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЕГО ТОПЛИВНО-ЭМИТТЕРНОГО УЗЛА 2002
  • Корнилов В.А.
RU2224306C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 408 098 C2

Реферат патента 2010 года СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕМ ЭЛЕМЕНТЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Изобретение относится к области контроля ядерных реакторов, а именно к способам контроля давления газа в тепловыделяющем элементе (ТВЭЛ) реактора. Сущность изобретения: способ контроля давления газа в ТВЭЛе ядерного реактора заключается в том, что ТВЭЛ располагают горизонтально, вставляют в кольцевой индукционный нагреватель, генерируют тепловой импульс, возбуждающий конвективное течение газа в ТВЭЛе, измеряют изменение температуры прижатыми к оболочке датчиками температуры и на основе величины изменения температуры рассчитывают давление газа, при этом перед измерениями устанавливают на датчики температуры башмаки и муфты, прижимают датчики к оболочке противоположно друг другу, один - сверху, другой - снизу, устанавливают теплоизоляционные накладки между датчиками и измеряют разность температур, показанных датчиками, затем подают тепловой импульс и через определенное время τ1 снова измеряют разность температур, после чего поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками и индукционным нагревателем на угол 180° и после поворота измеряют разность температур через определенное время τ2, затем подают второй тепловой импульс и измеряют разность температур через время τ1, потом поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками температуры и индукционным нагревателем на 180° обратно в исходное положение, снова измеряют разность температур через время τ2, цикл повторяют несколько раз, после чего математически обрабатывают полученные результаты, в результате чего определяют величину давления газа внутри ТВЭЛа.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения давления газа внутри ТВЭЛа. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 408 098 C2

Способ контроля давления газа в ТВЭЛе ядерного реактора, при котором ТВЭЛ располагают горизонтально, вставляют в кольцевой индукционный нагреватель, генерируют тепловой импульс, возбуждающий конвективное течение газа в ТВЭЛе, измеряют изменение температуры прижатыми к оболочке датчиками температуры и на основе величины изменения температуры рассчитывают давление газа, отличающийся тем, что перед измерениями устанавливают на датчики температуры башмаки и муфты, прижимают датчики к оболочке противоположно друг другу, один - сверху, другой - снизу, устанавливают теплоизоляционные накладки между датчиками и измеряют разность температур, показанных датчиками, затем подают тепловой импульс и через определенное время τ1 снова измеряют разность температур, после чего поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками и индукционным нагревателем на угол 180° и после поворота измеряют разность температур через определенное время τ2, затем подают второй тепловой импульс и измеряют разность температур через время τ1, потом поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками температуры и индукционным нагревателем на 180° обратно в исходное положение, снова измеряют разность температур через время τ2, цикл повторяют несколько раз, после чего математически обрабатывают полученные результаты, в результате чего определяют величину давления газа внутри ТВЭЛа.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2408098C2

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕМ ЭЛЕМЕНТЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 1996
  • Калякин А.Н.
  • Шульман Ю.С.
  • Иванов А.В.
  • Павлинов В.С.
  • Левин С.Н.
  • Ковин Е.П.
  • Литвинов Е.В.
RU2109259C1
RU 96105899 A, 27.06.1998
Способ измерения давления газа в герметичных камерах с тонкой оболочкой 1986
  • Сафронов А.Д.
  • Бухтиаров В.Н.
  • Прокофьев В.Н.
  • Семенов Б.С.
  • Кащеев В.А.
SU1407219A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ГРУНТА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР 2015
  • Шамханов Чингисхан Юсупович
RU2605756C1
Устройство для крепления колеса лопаточной машины 1987
  • Коротов Михаил Васильевич
SU1483321A1
JP 57111429 A, 10.07.1982.

RU 2 408 098 C2

Авторы

Жаворонко Александр Иванович

Кривоносов Сергей Владимирович

Даты

2010-12-27Публикация

2008-10-15Подача