Способ контроля измерителя фонового излучения топливного столба твэла Российский патент 2023 года по МПК G21C17/00 

Изобретение относится к области контроля твэлов ядерных реакторов, а именно к измерению сплошности топливного столба твэлов, изготовленных в виде труб, заполненных таблетками ядерного топлива, и может быть применено при создании способов и устройств по оценке работоспособности и точностных характеристик оборудования по производству ядерного топлива, полученного из отработанного топлива при создании замкнутого ядерного топливного цикла.

Проблема заключается в том, что отработанное топливо содержит изотопы, обеспечивающие вновь изготовленному топливу собственное фоновое излучение.

При радиометрическом контроле топливного столба используется источник гамма-излучения на основе америция, при этом собственный фон излучения ядерного топлива в твэле приводит к появлению погрешности контроля, поэтому для учета собственного фонового излучения вводят канал измерения фона. Данное измерение выполняется при движении твэла в контрольной установке, но датчик фона устанавливается перед каналом радиометрического контроля, по ходу движения твэла, что позволяет выполнять измерения фона, привязываемые к координатам твэла и учитывать их при обработке сигналов радиометрического контроля.

Работоспособность канала измерения фонового излучения необходимо контролировать, однако обеспечить нормированный сигнал при помощи активного излучателя, размещаемого в имитаторе твэла, крайне затруднительно по ряду причин, в том числе, из-за сложного оборудования и обращения.

Известно устройство контроля сплошности топливного столба, содержащее блок источника гамма-излучения, блок детектирования, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, генератор импульсов управляемой частоты и устройство перемещения твэла. Управляющий вход генератора импульсов управляемой частоты связан с контролируемым твэлом. Устройство дополнительно содержит второй блок источника гамма-излучения, второй блок детектирования, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, расположенными перпендикулярно коллимационным каналам первого блока источника гамма-излучения и блока детектирования. Устройство также содержит датчик начала и конца базового участка, компьютер, блок ввода/вывода с четырьмя счетчиками, регистром ввода дискретных сигналов, регистром вывода дискретных сигналов и генератором опорной частоты. При этом выход первого блока детектирования соединен со счетным входом второго счетчика, выход второго блока детектирования соединен со счетным входом третьего счетчика, выход генератора опорной частоты соединен со счетным входом первого счетчика, а выход первого счетчика соединен с управляющим входом второго и третьего счетчиков. Выход генератора управляемой частоты соединен со счетным входом четвертого счетчика, выходы датчиков начала и конца измерений соединены со входами регистра ввода дискретных сигналов, выход регистра вывода дискретных сигналов соединен со входом устройства перемещения твэла, а системная шина ввода/вывода компьютера соединена с системной шиной блока ввода/вывода (Патент РФ №2108631, Заявка: №97102876/25 от 27.02.1997, МПК: G21C 17/00, G01N9/24, G01N 23/08).

Известен способ контроля топливного столба твэла ядерного реактора и устройство для его осуществления, содержащее блок источника гамма-излучения, блок детектирования, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, генератор импульсов управляемой частоты и устройство перемещения твэла, при этом управляющий вход генератора импульсов управляемой частоты связан с контролируемым твэлом, при этом оно дополнительно содержит второй блок источника гамма-излучения, второй блок детектирования, размещенные в защитных экранах с коллимационными каналами, расположенными перпендикулярно коллимационным каналам первого блока источника гамма-излучения и блока детектирования, датчики начала и конца базового участка, компьютер, блок ввода/вывода с четырьмя счетчиками, регистром ввода дискретных сигналов, регистром вывода дискретных сигналов и генератором опорной частоты, при этом выход первого блока детектирования соединен со счетным входом второго счетчика, выход второго блока детектирования соединен со счетным входом третьего счетчика, выход генератора опорной частоты соединен со счетным входом первого счетчика, выход первого счетчика соединен с управляющим входом второго и третьего счетчиков, выход генератора управляемой частоты соединен со счетным входом четвертого счетчика, выходы датчиков начала и конца измерений соединены с входами регистра ввода дискретных сигналов, выход регистра вывода дискретных сигналов соединен с входом устройства перемещения твэла, системная шина ввода-вывода компьютера соединена с системной шиной блока ввода/вывода (Патент РФ №2483373, Заявка: 2011134934/07 от 19.08.2011, МПК: G21C 17/00 - прототип).

При реализации указанного способа, твэл протягивают линейно через блоки детектирования с постоянной скоростью и регистрируют собственное гамма-излучение топливного столба. Накапливают интегралы скоростей счета и формируют их массивы в двух энергетических областях спектра. Преобразуют полученные массивы в массивы профилей обогащения измерительных трактов, обрабатывают последние. Получают дифференциальный профиль обогащения, длины и местоположение зон топливного столба. Определяют обогащение в зонах, ищут локальные отклонения общего профиля обогащения, выявляют таблетки с отклонением обогащения. Контроль топливного столба твэлов выполняют в режиме конвейера. Устройство контроля топливного столба снабжено устройством контроля сплошности, четырьмя блоками электропривода, пятью фотоэлектрическими датчиками положения твэла. Блоки детектирования собственного гамма-излучения топливного столба выполнены на базе сцинтилляционного кристалла Nal(Tl), система обработки информации и управления содержит компьютер с модулем ввода и адаптером локальной сети, коммутатор локальной сети, многоканальные анализаторы спектра, установленные в двух компьютерах спектрометров, снабженных адаптерами локальной сети.

Недостатками являются сложность оборудования для контроля и низкая точность получаемых результатов.

Задачей изобретения является устранения указанных недостатков и создание способа контроля измерителя фонового излучения топливного столба твэла, позволяющего обеспечить требуемую точность получаемых результатов.

Решение указанной задачи достигается тем, что, в предложенном способе контроля измерителя фонового излучения топливного столба твэла, заключающемся в протягивании тепловыделяющего элемента в линейном направлении через блоки детектирования с источником гамма-излучения, измерении и последующем анализе результатов контроля, согласно изобретению, предварительно изготавливают контрольный образец столба твэла с моделями топливных таблеток, которые выполняют из алюминия, и моделями зазоров между упомянутыми таблетками, которые выполняют из вольфрама или свинца, радиометрический датчик источника гамма-излучения заменяют на датчик фона, который устанавливают на его место, после чего упомянутый контрольный образец столба твэла перемещают с заданной скоростью в продольном направлении между упомянутым источником гамма-излучения с коллиматором щелевого типа, с каналом прямоугольного сечения с одной стороны, и датчиком фона, с защитным экраном с другой, при этом регистрируют скорости счета импульсов при прохождении моделей таблеток и моделей зазоров, после чего, по разности скоростей счета импульсов датчика фона определяют чувствительность канала контрольной установки для измерения фона топливного столба твэла.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фигуре 1 показана схема контроля измерителя фонового излучения топливного столба твэла, где

1 - контрольный образец столба твэла;

2 - модели топливных таблеток;

3 - модели зазоров;

4 - источник гамма-излучения;

5 - коллиматор щелевого типа с каналом прямоугольного сечения;

6 - датчик фона;

7 - защитный экран.

Предложенный способ может быть реализован следующим образом.

Предварительно изготавливают контрольный образец столба твэла 1 с моделями топливных таблеток 2, которые выполняют из алюминия, и моделями зазоров 3 между упомянутыми таблетками, которые выполняют из вольфрама или свинца. Контрольный образец столба твэла 1 с моделями топливных таблеток 2 и зазоров 3 перемещают с заданной скоростью в продольном направлении между источником гамма-излучения 4 с коллиматором 5 щелевого типа с каналом прямоугольного сечения и датчиком фона 6 с защитным экраном 7, который ставят на место радиометрического датчика источника гамма-излучения (не обозначен). При перемещении регистрируют скорости счета импульсов при прохождении моделей таблеток 2 и моделей зазоров 3, после чего, по разности скоростей счета импульсов датчика фона 6 определяют чувствительность канала контрольной установки для измерения фона топливного столба твэла.

Использование предложенного технического решения даст возможность создать способ контроля измерителя фонового излучения топливного столба твэла, позволяющего обеспечить требуемую точность получаемых результатов.

Источники информации, принятые во внимание при оформлении

заявки на изобретение

1. Патент РФ №2108631, МПК: G21C 17/00, G01N 9/24, G01N 23/08, опубл. 10.04.1998 г.

2. Патент РФ №2483373, МПК: G21C 17/00, опубл. 27.05.2013 г.

Изобретение относится к области контроля твэлов ядерных реакторов, а именно к измерению сплошности топливного столба твэлов, изготовленных в виде труб и заполненных таблетками ядерного топлива. В способе контроля измерителя фонового излучения топливного столба предварительно изготавливают контрольный образец столба твэла с моделями топливных таблеток, которые выполняют из алюминия, и моделями зазоров между упомянутыми таблетками, которые выполняют из вольфрама или свинца. Радиометрический датчик источника гамма-излучения заменяют на датчик фона, который устанавливают на его место. Контрольный образец твэла перемещают с заданной скоростью в продольном направлении между упомянутым источником гамма-излучения с коллиматором щелевого типа, с каналом прямоугольного сечения с одной стороны, и датчиком фона с защитным экраном с другой, при этом регистрируют скорости счета импульсов при прохождении моделей таблеток и моделей зазоров, после чего по разности скоростей счета импульсов датчика фона определяют чувствительность канала контрольной установки для измерения фона топливного столба твэла. Техническим результатом является повышение точности результатов контроля измерителя фонового излучения топливного столба. 1 ил.

Способ контроля измерителя фонового излучения топливного столба твэла, заключающийся в протягивании тепловыделяющего элемента в линейном направлении через блоки детектирования с источником гамма-излучения, измерении и последующем анализе результатов контроля, отличающийся тем, что предварительно изготавливают контрольный образец столба твэла с моделями топливных таблеток, которые выполняют из алюминия, и моделями зазоров между упомянутыми таблетками, которые выполняют из вольфрама или свинца, радиометрический датчик источника гамма-излучения заменяют на датчик фона, который устанавливают на его место, после чего упомянутый контрольный образец столба твэла перемещают с заданной скоростью в продольном направлении между упомянутым источником гамма-излучения с коллиматором щелевого типа, с каналом прямоугольного сечения с одной стороны, и датчиком фона, с защитным экраном с другой, при этом регистрируют скорости счета импульсов при прохождении моделей таблеток и моделей зазоров, после чего по разности скоростей счета импульсов датчика фона определяют чувствительность канала контрольной установки для измерения фона топливного столба твэла.