Устройство контроля топливного столба тепловыделяющего элемента с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты Российский патент 2023 года по МПК G21C17/06 

Изобретение относится к области контроля твэлов ядерных установок при их производстве, а именно, цилиндрических твэлов с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты.

В настоящее время, при контроле сплошности топливного столба твэла широко используется гамма-абсорбционный метод, однако наличие дистанционирующей проволоки или ленты при ее произвольном положении вносит существенный вклад в рост погрешности контроля.

Известно устройство для радиационного контроля плотности стержневых твэлов со спиралью, содержащее источник излучения, детектор, средство перемещения с держателем твэла, блок управления, электрически связанный с детектором и средством перемещения, при этом оно дополнительно содержит датчик положения спирали твэла и двигатель поворота держателя твэла, подключенные к блоку управления, а средство ориентации твэла выполнено в виде двух соосных втулок, установленных с противоположных сторон от оси источник-детектор, причем ось втулок перпендикулярна оси источник-детектор» (А.с. СССР №SU 1163747 А1-Заявка №3712842 от 22.03.1984, МПК: G21C 17/06-прототип).

Твэл закрепляется в поворотном держателе за торцевую часть и, при помощи устройства линейного перемещения, вводится в зазор между источником гамма-излучения и детектором. Перед каждым измерением ориентации при помощи датчика определяется положение проволоки и поворотным держателем твэл доворачивается.

Недостатком данного устройства является сложность встраивания в существующую транспортную систему горизонтального типа с ведущими и прижимными роликами, а также прерывистый «покадровый» режим работы.

Задачей изобретения является создание устройства контроля топливного столба тепловыделяющего элемента с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты, применение которого позволит исключить указанные недостатки и обеспечит повышение производительности контроля твэлов с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты; позволит исключить возможность повреждения спиральной навивки и обеспечит совместимость с существующими транспортными системами горизонтального типа.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном устройстве контроля топливного столба тепловыделяющего элемента с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты, содержащем горизонтальную транспортную систему с ведущими и открывающимися прижимными роликами, блоки контроля топливного столба гамма-абсорбционным методом, устройство ориентации углового положения твэла фильерного типа, с датчиком навивочной проволоки оптоэлектронного типа, согласно изобретению, устройство ориентации фильерного типа выполнено многозаходовым с малой базой и приводом вращения вокруг продольной оси на основе шагового двигателя с возможностью как движения в любую сторону, так и останова в заданном положении, при этом устройство ориентации оснащено датчиком наличия тепловыделяющего элемента и двумя бесконтактными датчиками индукционного типа отклонения дистанционирующей проволоки от заданного значения влево и вправо, транспортная система дополнительно оснащена приводом линейного перемещения с замыкаемым приводным люнетом, управление шаговым двигателем, приводом линейного перемещения и приводным люнетом осуществляется от блока управления, при этом выход датчика наличия твэла соединен с первым входом блока управления, выход оптоэлектронного датчика ориентации дистанционирующей проволоки соединен со вторым входом блока управления, выход первого бесконтактного датчика отклонения влево соединен с третьим входом блока управления, выход второго бесконтактного датчика соединен с четвертым входом блока управления, первый выход блока управления соединен со входом драйвера шагового двигателя, второй выход блока управления соединен с приводом замыкания управляемого люнета и открытия прижимных роликов транспортной системы, четвертый выход блока управления соединен с приводом вращения тепловыделяющего элемента, причем скорость линейного перемещения и вращения твэла синхронизированы и определяются шагом навивки дистанционирующей проволоки или ленты, при этом блоки контроля топливного столба работают гамма-абсорбционным методом и размещены таким образом, что при данной угловой ориентации тепловыделяющего элемента дистанционирующая проволока или лента размещена вне поля коллиматоров датчиков гамма-излучения.

В предложенном решении устройство ориентации фильерного типа выполнено многозаходным, что исключает необходимость угловой ориентации твэла при вводе в фильеру. Также база устройства выполняется чрезвычайно малой, что существенно уменьшает трение при перемещении твэла с навивкой по устройству.

Для установления необходимой начальной угловой ориентации твэла, указанное устройство ориентации оснащается датчиком наличия твэла, оптоэлектронным датчиком дистанционирующей проволоки, установленным однозначно относительно базы устройства и двумя бесконтактными индукционными датчиками отклонения дистанционирующей проволоки, один из которых определяет отклонение влево, другой - вправо. Само устройство ориентации выполнено с возможностью управляемого поворота вокруг оси, при помощи привода на основе шагового двигателя.

Применение шагового двигателя в данном техническом решении обусловлено возможностью реализации управляемой фиксации выбранного углового положения устройства ориентации.

Для управляемого перемещения твэла, в устройство введены привод линейного перемещения и приводной управляемый люнет, в совокупности обеспечивающее линейное перемещение твэла с синхронным вращением, с шагом навивки дистанционирующей проволоки или ленты. Управление устройством осуществляемое по специальному алгоритму.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана схема устройства контроля топливного столба твэла с навивкой дистанционирующей проволоки, на фиг. 2 показана 3-D модель многозаходного фильерного направляющего устройства, на фигуре 3 показана схема ориентации дистанционирующей проволоки в исходном положении - А и положении при контроле - В, поворотом направляющего устройства на углы ϕ₁ и ϕ₂ через срабатывание датчика 9 и 8 и через срабатывание датчика 10 и 8 соответственно.

Устройство работает следующим образом:

Контролируемый твэл 1, при помощи штатной транспортной системы, состоящей из ведущих роликов 2 и прижимных роликов 3, вводится верхней заглушкой в многозаходную фильеру направляющего устройства 4.

При этом срабатывает датчик наличия твэла 5. Блок управления выдает команду на драйвер 7 шагового двигателя 6 на поворот направляющего устройства 4 до срабатывания оптоэлектронного датчика 8 при отсутствии сигналов с датчиков отклонения 9 и 10, после чего выдается команда на перевод шагового двигателя в режим фиксации углового положения и одновременно подается команда на закрытие приводного люнета 13. Привод линейного перемещения 11 из крайнего левого положения начинает перемещение с одновременным синхронизированным вращением твэла приводным люнетом 13.

Твэл 1 перемещается через блоки контроля 14 с такой ориентацией дистанционирующей проволоки 16, показанной на фиг. 4, что она не попадает в зону щелевых коллиматоров 17 датчиков гамма-излучения 18 и источников гамма-излучения 19. При достижении кареткой механизма линейного перемещения 11 крайнего правого положения, люнет размыкается, каретка перемещается в крайнюю левую точку, люнет закрывается и процесс повторяется.

Использование предложенного технического решения позволит уменьшить усилие при перемещении твэла через устройство ориентации, повысить скорость протяжки твэла, увеличить производительность контроля, исключить возможность повреждения спиральной навивки и обеспечит совместимость с существующими транспортными системами горизонтального типа.

Источники информации

1. Патент СССР №SU 1163747 А1, МПК: G21C17/06, опубл. 30.03.1991 г.

Изобретение относится к области контроля твэлов ядерных установок при их производстве, а именно, цилиндрических твэлов с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты. Устройство ориентации фильерного типа выполнено многозаходным с малой базой и приводом вращения вокруг продольной оси на основе шагового двигателя с возможностью как движения в любую сторону, так и останова в заданном положении. Устройство ориентации оснащено датчиком наличия тепловыделяющего элемента и двумя бесконтактными датчиками индукционного типа отклонения дистанционирующей проволоки от заданного значения влево и вправо. Транспортная система дополнительно оснащена приводом линейного перемещения с замыкаемым приводным люнетом. Управление шаговым двигателем, приводом линейного перемещения и приводным люнетом осуществляется от блока управления. Выход датчика наличия твэла соединен с первым входом блока управления. Выход оптоэлектронного датчика ориентации дистанционирующей проволоки соединен со вторым входом блока управления. Выход первого бесконтактного датчика отклонения влево соединен с третьим входом блока управления. Выход второго бесконтактного датчика соединен с четвертым входом блока управления. Первый выход блока управления соединен со входом драйвера шагового двигателя. Второй выход блока управления соединен с приводом замыкания управляемого люнета и открытия прижимных роликов транспортной системы. Четвертый выход блока управления соединен с приводом вращения тепловыделяющего элемента. Скорость линейного перемещения и вращения твэла синхронизированы и определяются шагом навивки дистанционирующей проволоки или ленты. Работа блоков контроля топливного столба основана на гамма-абсорбционном методе. Блоки размещены таким образом, что при данной угловой ориентации тепловыделяющего элемента дистанционирующая проволока или лента размещена вне поля коллиматоров датчиков гамма-излучения. Техническим результатом при реализации заявленного решения является возможность исключить указанные недостатки и обеспечит повышения производительности контроля твэлов с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты, а также исключение возможность повреждения спиральной навивки и обеспечит совместимость с существующими транспортными системами горизонтального типа. 4 ил.

Устройство контроля топливного столба тепловыделяющего элемента с навивкой дистанционирующей проволоки или ленты, содержащее горизонтальную транспортную систему с ведущими и открывающимися прижимными роликами, блоки контроля топливного столба гамма-абсорбционным методом, устройство ориентации углового положения твэла фильерного типа, с датчиком навивочной проволоки оптоэлектронного типа, отличающееся тем, что устройство ориентации фильерного типа выполнено многозаходовым с малой базой и приводом вращения вокруг продольной оси на основе шагового двигателя с возможностью как движения в любую сторону, так и остановки в заданном положении, при этом устройство ориентации оснащено датчиком наличия тепловыделяющего элемента и двумя бесконтактными датчиками индукционного типа отклонения дистанционирующей проволоки от заданного значения влево и вправо, транспортная система дополнительно оснащена приводом линейного перемещения с замыкаемым приводным люнетом, управление шаговым двигателем, приводом линейного перемещения и приводным люнетом осуществляется от блока управления, при этом выход датчика наличия твэла соединен с первым входом блока управления, выход оптоэлектронного датчика ориентации дистанционирующей проволоки соединен со вторым входом блока управления, выход первого бесконтактного датчика отклонения влево соединен с третьим входом блока управления, выход второго бесконтактного датчика соединен с четвертым входом блока управления, первый выход блока управления соединен со входом драйвера шагового двигателя, второй выход блока управления соединен с приводом линейного перемещения, третий выход блока управления соединен с приводом замыкания управляемого люнета и открытия прижимных роликов транспортной системы, четвертый выход блока управления соединен с приводом вращения тепловыделяющего элемента, причем скорость линейного перемещения и вращения твэла синхронизированы и определяются шагом навивки дистанционирующей проволоки или ленты, при этом блоки контроля топливного столба работают гамма-абсорбционным методом и размещены таким образом, что при данной угловой ориентации тепловыделяющего элемента дистанционирующая проволока или лента размещена вне поля коллиматоров датчиков гамма-излучения и не вносит погрешность в скорости счета.