СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ Российский патент 2015 года по МПК G21C17/22 

Описание патента на изобретение RU2560109C2

Изобретение относится к способам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора по активности продуктов деления в теплоносителе первого контура корпусных ядерных реакторов и направлено на повышение безопасности эксплуатации ядерных реакторов.

Известен способ контроля герметичности оболочек твэлов, в котором пробы теплоносителя, отбираемые из топливных сборок, контролируются на присутствие запаздывающих нейтронов, носителями которых являются Br87 и J137 с периодами полураспада 56 и 22 с соответственно [М.П. Шальман, В.И. Плютинский. Контроль и управление на атомных электростанциях. М.: Энергия, 1979 г., с.114-115].

Недостатком известного способа является невысокая надежность определения герметичности оболочек твэлов в условиях электромагнитных помех в линии связи между детектором и аппаратурой обработки на уровне малой интенсивности информационного сигнала.

В качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения принят способ контроля герметичности оболочек твэлов [патент РФ №2349976, МПК G21C 17/04, 2009 г.]. В указанном способе осуществляют регистрацию запаздывающих нейтронов в теплоносителе первого контура при помощи двух детекторов, размещенных друг от друга на расстоянии, учитывающем затухание источников нейтронов в теплоносителе, сравнивают количество поступающих импульсов и определяют моменты возрастания количества импульсов в каждом детекторе. Появление микротрещин на оболочке твэла приводит к выбросу запаздывающих нейтронов в теплоноситель, и, соответственно, к увеличению в момент времени t1 сигнала с первого детектора нейтронов, а затем через время, равное отношению расстояния между детекторами нейтронов к скорости теплоносителя, в момент времени t2 формируется увеличенный сигнал со второго детектора. По информации об увеличении сигналов в моменты времени t1 и t2 судят о герметичности оболочек твэлов.

Недостатком способа, принятого в качестве ближайшего аналога, является то, что он не обеспечивает достаточно высокой точности измерений, так как при использовании двух детекторов, регистрирующих нейтронную активность, требуется участок трубопровода с максимально одинаковыми гидродинамическими параметрами протекания теплоносителя. В то же время в реальных условиях ядерного реактора трубопроводная система, по которой циркулирует теплоноситель, характеризуется наличием запорно-регулирующей арматуры, изгибами и коленами и т.п., что приводит к изменению гидродинамического профиля потока теплоносителя, и как следствие вносит погрешность в соответствие показаний первого и второго детекторов, вследствие чего снижается точность и, следовательно, достоверность контроля герметичности оболочек твэлов ядерного реактора.

Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение точности и достоверности контроля герметичности оболочек твэлов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля герметичности оболочек твэлов, включающем регистрацию запаздывающих нейтронов в теплоносителе первого контура ядерного реактора, упомянутую регистрацию запаздывающих нейтронов производят одним детектором через равные интервалы времени T, которые соответствуют времени полного цикла обращения теплоносителя в первом контуре ядерного реактора, измеряют интенсивности Ni и Ni+T сигналов детектора, пропорциональные нейтронной активности теплоносителя в моменты времени t1 и ti+T, определяют разность (Ni+T-Ni)K=ΔNK, где k - номер процедуры вычитания, сравнивают разность ΔNK со значением ΔNK-1 и судят о разгерметизации оболочек твелов при выполнении условия ΔNK≥2ΔNK-1.

Изобретение иллюстрируется на фиг.1, где приведена структурная схема устройства, с помощью которого осуществляется заявляемый способ.

Устройство, реализующее способ, содержит детектор 1, выполненный в виде в виде ионизационной камеры деления для регистрации нейтронной активности изотопов Br87 и J137 на фоне нейтронной активности изотопа азота N17 и размещенный непосредственно на выходном трубопроводе первого контура ядерного реактора. К выходу детектора 1 подключены последовательно соединенные дифференциальный трансформатор 2, усилитель импульсов тока 3, дискриминатор 4 и преобразователь счет-код 5. Выход блока 5 соединен с входом ПЭВМ 6. ПЭВМ 6 обеспечивает обработку поступающих сигналов и отображает на мониторе информацию о состоянии твэлов.

Предлагаемый способ основан па регистрации на уровня фоновой активности теплоносителя, вызванной наличием запаздывающих нейтронов от изотопа азота N17, носителей предшественников запаздывающих нейтронов, которыми являются продукты деления ядерного топлива - Br87 и J137 c периодами полураспада 56 и 22 с соответственно. Детектор 1 непрерывно через равные интервалы времени T, соответствующие времени полного цикла обращения теплоносителя в первом контуре реактора (которое, например, для реактора типа ВВЭР составляет 3-5 сек), регистрирует запаздывающие нейтроны. Интенсивности Ni и Ni+T сигналов детектора пропорциональны нейтронной активности теплоносителя в моменты времени ti и ti+T.

При наличии герметичности оболочек твэлов уровень фонового облучения детектора, формируемый в основном нейтронной активностью изотопа азота N17, через равные интервалы времени T будет одинаков и количества импульсов Ni и Ni+T с выхода детектора в моменты времени ti и ti+T будут равны друг другу с точностью до погрешности измерения. При возникновении микротрещин на оболочке твела в теплоноситель попадают продукты деления ядерного топлива, являющиеся предшественниками запаздывающих нейтронов, и показания измеренной активности Ni и Ni+T в моменты времени ti и ti+T будут отличаться на величину, большую, чем величина дисперсии активности теплоносителя при нормальной эксплуатации ядерного реактора.

Сигнал детектора 1 через дифференциальный трансформатор 2 и усилитель 3 поступает на дискриминатор 4, который обеспечивает дискриминацию шумов усилителя 3, обрабатывает и преобразовывает аналоговые сигналы детектора 1 в стандартные импульсы для передачи на вход преобразователя счет-код 5. С выхода преобразователя 5 сигналы поступают в ПЭВМ 6, где они обрабатываются по заданному алгоритму.

В ПЭВМ 6 производится определение разности (Ni+T-Ni)K=ΔNK, где k - номер процедуры вычитания и сравнение разности ΔNK с предыдущим значением ΔNK-1. Выполнение условия ΔNK≥2ΔNK-1 свидетельствует о разгерметизации оболочек твелов. В зависимости от величины разности (ΔNK-2ΔNK-1) и длительности превышения ΔNK над ΔNK-1 определяется характер разгерметизации.

Предлагаемый способ по сравнению со способом, принятым в качестве ближайшего аналога, не чувствителен к гидродинамическим параметрам протекания теплоносителя в первом контуре ядерного реактора и, как следствие обеспечивает повышение точности и достоверности контроля герметичности оболочек твэлов ядерного реактора.

Похожие патенты RU2560109C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ 2007
  • Борисов Валерий Федорович
  • Гутов Сергей Александрович
RU2349976C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ АКТИВНОЙ ЗОНЫ СУДОВОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ С ВОДНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ 2006
  • Бредихин Виктор Яковлевич
  • Змитродан Александр Анатольевич
RU2301463C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕГЕРМЕТИЧНЫХ ТВЭЛОВ 1994
  • Белов И.А.
  • Иванов А.С.
RU2094861C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕГЕРМЕТИЧНЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОК ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ 2016
  • Жуков Игорь Валерьевич
  • Лемехов Вадим Владимирович
  • Моркин Михаил Сергеевич
  • Ярмоленко Олег Анатольевич
RU2624909C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ТЕПЛООБМЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАРОГЕНЕРАТОРА РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ С ТЯЖЕЛЫМ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ 2013
  • Гончар Наталья Ивановна
RU2547447C1
ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ 2000
  • Пивоваров В.А.
RU2179751C1
БЫСТРЫЙ РЕАКТОР С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ 2011
  • Большов Леонид Александрович
  • Солодов Александр Анатольевич
RU2456686C1
ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ С КОМПОЗИТНЫМ ЗАЩИТНЫМ ПОКРЫТИЕМ 2019
  • Якушкин Алексей Александрович
  • Борисов Владимир Михайлович
  • Трофимов Виктор Николаевич
RU2740701C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ БОРА-10 В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУРА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 1991
  • Жемжуров Михаил Леонидович[By]
  • Левадный Валентин Александрович[By]
RU2025800C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ СУДОВОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ С ВОДНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ 2008
  • Бредихин Виктор Яковлевич
  • Змитродан Александр Анатольевич
RU2352005C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ

Изобретение относится к способам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора по активности продуктов деления в теплоносителе первого контура корпусных ядерных реакторов и направлено на повышение безопасности эксплуатации ядерных реакторов. Способ контроля герметичности оболочек твэлов включает регистрацию запаздывающих нейтронов в теплоносителе первого контура ядерного реактора с помощью первого детектора (1) через равные интервалы времени T, соответствующие времени полного цикла обращения теплоносителя в первом контуре реактора, измерение интенсивностей Ni и Ni+T сигналов детектора, пропорциональных нейтронной активности теплоносителя в моменты времени ti и ti+T, определение разности (Ni+T-Ni)K=ΔNK, где k - номер процедуры вычитания, сравнение разности ΔNK со значением ΔNK-1. Сигнал детектора (1) через дифференциальный трансформатор (2) и усилитель (3) поступает на дискриминатор (4), который обеспечивает дискриминацию шумов усилителя (3), обрабатывает и преобразовывает аналоговые сигналы в стандартные импульсы для передачи на вход преобразователя счет-код (5). Далее сигналы поступают в ПЭВМ (6), где они обрабатываются по заданному алгоритму. Выполнение условия ΔN≥2ΔNK-1 свидетельствует о разгерметизации оболочек твелов. Техническим результатом является повышение точности и достоверности контроля герметичности оболочек твэлов. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 560 109 C2

Способ контроля герметичности оболочек твэлов, включающий регистрацию запаздывающих нейтронов в теплоносителе первого контура ядерного реактора, отличающийся тем, что регистрацию запаздывающих нейтронов производят одним детектором через равные интервалы времени T, которые соответствуют времени полного цикла обращения теплоносителя в первом контуре реактора, измеряют интенсивности Ni и Ni+T сигналов детектора, пропорциональные нейтронной активности теплоносителя в моменты времени ti и ti+T, определяют разность (Ni+T-Ni)K=ΔNК, где k - номер процедуры вычитания, сравнивают разность ΔNK со значением ΔNK-1 и при выполнении условия ΔNK≥2ΔNK-1 судят о разгерметизации оболочек твэлов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2560109C2

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ 2007
  • Борисов Валерий Федорович
  • Гутов Сергей Александрович
RU2349976C1
ЧЕХОЛ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ОТ РЕАКТОРОВ ВВЭР-1000 2009
  • Гаврилов Петр Михайлович
  • Калинкин Владимир Ильич
  • Бараков Борис Николаевич
  • Клешнин Дмитрий Борисович
  • Кирик Сергей Владимирович
  • Федосов Юрий Григорьевич
RU2387032C1
US4419882 A,13.12.1983
US20130219983 A1, 29.08.2013

RU 2 560 109 C2

Авторы

Борисов Валерий Федорович

Виноградов Александр Леонидович

Румянцев Сергей Васильевич

Соловьев Алексей Вячеславович

Струков Максим Анатольевич

Даты

2015-08-20Публикация

2013-09-30Подача