СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКОЙ И СНИМАЕМОЙ АЛЬФА-ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ТВС С ЧЕХЛОВОЙ ТРУБОЙ Российский патент 2023 года по МПК G01T1/16 G21C17/06 

Изобретение относится к контролю тепловыделяющих сборок (ТВС) при их производстве и может быть применено на объектах ядерного топливного цикла.

Известен способ определения поверхностной загрязненности и устройство отбора проб с загрязненной поверхности. Способ определения загрязненности исследуемой поверхности основан на создании тракта нагнетания-отсоса воздуха. При этом нагнетают воздух в замкнутый объем под углом к исследуемой поверхности, сдувают с исследуемой поверхности и осаждают загрязнения, пропуская поток воздуха через фильтр. Затем анализируют количество и активность радионуклидов, осажденных на фильтре, и пересчитывают их на единицу площади исследуемой поверхности. Для реализации этого способа предложено устройство для отбора проб с загрязненной поверхности, состоящее из корпуса, внутри которого установлен фильтрующий элемент с подводящими и отводящими патрубками, отсасывающего насоса. Нижняя часть корпуса выполнена открытой. Кроме того, подводящие патрубки соединены с отверстиями, выполненными в нижней части корпуса и расположенными под углом к исследуемой поверхности. Способ и устройство предназначены для выполнения контроля за окружающей средой, в том числе для контроля загрязненности различных твердых поверхностей (патент РФ на изобретение №2408003, G01N 15/00, опубликован 27.12.2010 г.).

Указанный способ и устройство решают задачи контроля радиоактивной зараженности окружающей среды и не предназначены для определения альфа-загрязненности находящихся в производстве длинных и тонких твэлов.

Известен способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов, при применении которого контролируемый твэл подают пошагово на позицию контактирования его поверхности с материалом, выполненным в виде тканевой ленты, причем ленту также пошагово поперечно направляют к твэлу, при этом поверхность последнего механически плотно обжимают лентой снизу с нормированным усилием, не превышающим предела прочности тканевой ленты и твэла, но достаточным для сорбции в нее альфа-частиц, затем твэл протягивают через ленту до получения сухого мазка (пятна), снимают поджимающее механическое усилие и перемещают ленту с полученным пятном на шаг под установленный над ней α-детектор, регистрирующий наличие загрязненности, причем обзорная возможность детектора должна превышать размер пятна контакта, после чего уровень загрязнения твэла определяют в установленном порядке с использованием известного измерительного оборудования (патент РФ на изобретение №2615036 С1, заявка №2016104856 от 12.02.2016, МПК: G01T 1/16).

Основными недостатками данного способа является недостаточно высокая точность контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов, обусловленная отсутствием исходных данных по возможной предварительной альфа-загрязненности используемой ленты, а также невозможность оценки физической загрязненности наружной стенки ТВС. Таким образом, отсутствие механизации автокалибровки детектора и необходимость создания специального рабочего места по обращению с кассетами (хранение, дезактивация, перегрузка использованных и свежих рулонов ленты) значительно усложняют эксплуатацию устройства.

Известен способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов, согласно которому твэл подают с помощью транспортного средства в узел снятия мазка на позицию контактирования его поверхности с тканевой лентой, направленной к твэлу поперечно его оси, затем в узле снятия мазка производят плотное обжатие поверхности твэла лентой, далее твэл протягивают через узел снятия мазка, снимают его обжатие, после этого перемещают ленту с полученным активным пятном контакта на мазке по направляющим роликам на заданный шаг в узел детектирования, где радиометром производят регистрацию α-активности пятна контакта на мазке, далее расчетом определяют уровень снимаемой α-загрязненности поверхности твэла и формируют сигнал о качестве твэла, кроме того, контролируют количество израсходованной ленты и по мере необходимости производят замену рулонов ленты на питающей и приемной катушках, при этом перед процедурой штатного контроля снимаемой α-загрязненности поверхности твэлов калибруют чувствительность радиометра β по эталонной мере α-активности, встроенной в узел детектора, устанавливают заданную силу трения F_к в узле обжатия твэла и показатель чувствительности коэффициента снятия мазка к вариации силы трения λ, устанавливают время измерения скорости счета n_сч исходя из заданной статистической точности измерения скорости счета и площади активного пятна контакта на мазке, калибруют коэффициент снятия мазка K_к по испытательным образцам с известной величиной снимаемой α-загрязненности поверхности твэла (калибрам), при штатном контроле твэл протягивают через зону обжатия, контролируя при этом силу трения скольжения твэла по обжатой ленте F, после снятия обжатия, перемещения ленты с мазком на шаг под радиометр и измерения скорости счета n_сч от α-активности пятна контакта на мазке производят расчет плотности потока α-частиц q, усредненной по протертой поверхности твэла, по формуле q=n_сч/(β*K), где K=K_к[1+λ*(F*F¹_к-1)] (патент РФ на изобретение №2687081, заявка: 2018121235 от 07.06.2018, МПК: G21C 17/06 (2006.01), G21C 17/06 (2018.08), G21C 21/00 (2018.08) - прототип).

Недостатками указанного способа является то, что для контроля необходимо предварительно установить заданную силу трения F_к в узле обжатия твэла и показатель чувствительности коэффициента снятия мазка к вариации силы трения λ, установить время измерения скорости счета n_сч исходя из заданной статистической точности измерения скорости счета и площади активного пятна контакта на мазке, откалибровать коэффициент снятия мазка K_к по испытательным образцам с известной величиной снимаемой альфа-загрязненности поверхности твэла (калибрам), что ведет с значительному усложнению процесса, его удорожанию и снижению точности измерений.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа контроля физической и снимаемой альфа-загрязненности ТВС с чехловой трубой, применение которого позволит значительно упростить процесс определения физической и снимаемой альфа-загрязненности ТВС с чехловой трубой с требуемой степенью точности.

Решение указанной задачи достигается тем, что, в предложенном способ контроля снимаемой альфа-загрязненности ТВС с чехловой трубой ТВС, заключающемся в подаче ТВС с помощью подающего устройства в узел снятия мазка на позицию контактирования ее поверхности с тканевой лентой, обеспечении последующего соприкосновения поверхности чехловой трубы ТВС с тканевой лентой, перемещении ленты с полученным активным пятном контакта на мазке на заданный шаг в узел детектирования, где радиометром производят регистрацию α-активности пятна контакта на мазке, далее расчетом определяют уровень снимаемой α-загрязненности поверхности чехловой трубы ТВС и формируют сигнал о качестве ТВС, согласно изобретению, в качестве обтирочного материала используют бязевую ленту, которую размещают на двух катушках механизма перемотки, причем одну из упомянутых катушек выполняют приемной, при этом продольную ось чехловой трубы ТВС располагают параллельно плоскости расположения бязевой ленты, далее упомянутую ленту перемещают при помощи механизма перемотки с заданным шагом перемотки и при помощи входных оптического датчика цвета и датчика альфа-загрязненности определяют ее исходные данные по загрязненности, после чего упомянутую ленту прижимают к чехловой трубе ТВС с заданным нормированным усилием, затем совершают относительное перемещение прижатого участка ленты и чехловой трубы ТВС, после чего указанную ленту выводят из контакта с чехловой трубой ТВС и перематывают на величину шага, далее, при помощи выходных оптического датчика цвета и датчика альфа-загрязненности выполняют контроль загрязненности поверхности упомянутой ленты, контактировавшей с чехловой трубой для снятия мазка, затем полученные показания загрязненности сравнивают с аналогичными показаниями контроля загрязненности данной ленты, выполненными входными датчиками до снятия мазка, после чего, по разности показаний загрязненности, определяют физическую и альфа-загрязненность чехловой трубы ТВС.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 показана схема устройства контроля физической и снимаемой альфа-загрязненности ТВС с чехловой трубой для реализации предложенного способа.

На схеме обозначены следующие позиции:

1 - катушка с запасом ленты;

2 - приемная катушка;

3 - лента бязевая;

4 - направляющие ролики;

5 - прижим ленты;

6 - датчик усилия прижима;

7 - механизм рычажный;

8 - пара: винт-гайка;

9 - приводной двигатель;

10 - чехловая труба;

11-1 - датчик цвета исходной ленты;

11-2 - датчик цвета ленты после мазка;

12-1 - датчик альфа-потока от исходной ленты;

12-2 - датчик альфа-потока от ленты после мазка;

ν - вектор скорости взаимного перемещения ТВС и устройства.

Предложенный способ контроля физической и снимаемой альфа-загрязненности ТВС с чехловой трубой при помощи указанного устройства может быть реализован следующим образом.

Бязевую ленту 3 заправляют по ходу сматывания с исходной катушки с запасом ленты 1 через направляющие ролики 4 и прижим ленты 5 на приемную катушку 2. Физическую загрязненность исходной поверхности ленты до снятия мазка контролируют датчиком цвета 11-1, а исходную загрязненность поверхности ленты альфа-частицами - датчиком альфа-потока 12-1. При помощи приводного двигателя 9, с парой винт-гайка, рычажным механизмом 7 обеспечивают прижатие ленты к поверхности чехловой трубы с нормированным усилием, измеряемым при помощи датчика усилия прижима 6. Затем выполняют взаимное перемещение прижатой ленты и ТВС. Приводом прижатия отводят ленту от ТВС, и выполняют перемотку ленты таким образом, чтобы снятый мазок последовательно прошел перед датчиком цвета 11-2 и датчиком альфа-потока 12-2, которыми выполняют контроль загрязнения мазка. Показания датчиков 11-2 и 12-2 сравнивают с показаниями датчиков 11-1 и 12-1, полученными на ленте до снятия мазка и по разности их значений определяют физическую и альфа-загрязненности ТВС.

Использование предложенного технического решения позволит создать способ контроля физической и снимаемой альфа-загрязненности ТВС с чехловой трубой, применение которого даст возможность значительно упростить процесс определения физической и снимаемой альфа-загрязненности ТВС с чехловой трубой с требуемой степенью точности.

Изобретение относится к контролю альфа-загрязненности тепловыделяющих сборок (ТВС). В качестве обтирочного материала используют бязевую ленту, которую размещают на двух катушках механизма перемотки, при помощи входных оптического датчика цвета и датчика альфа-загрязненности определяют ее исходные данные по загрязненности. Ленту прижимают к чехловой трубе с заданным нормированным усилием и совершают относительное перемещение прижатого участка ленты и чехловой трубы. Затем ленту выводят из контакта с чехловой трубой и перематывают на величину шага. При помощи выходных оптического датчика цвета и датчика альфа-загрязненности выполняют контроль загрязненности поверхности упомянутой ленты, контактировавшей с чехловой трубой для снятия мазка. Полученные показания загрязненности сравнивают с аналогичными показаниями контроля загрязненности данной ленты, выполненными входными датчиками до снятия мазка, после чего, по разности показаний загрязненности, определяют физическую и альфа-загрязненность чехловой трубы ТВС. 1 ил.

Способ контроля снимаемой альфа-загрязненности тепловыделяющей сборки (ТВС) с чехловой трубой, заключающийся в подаче ТВС с помощью подающего устройства в узел снятия мазка на позицию контактирования ее поверхности с тканевой лентой, обеспечении последующего соприкосновения поверхности чехловой трубы ТВС с тканевой лентой, перемещении ленты с полученным активным пятном контакта на мазке на заданный шаг в узел детектирования, где радиометром производят регистрацию α-активности пятна контакта на мазке, далее расчетом определяют уровень снимаемой α-загрязненности поверхности чехловой трубы ТВС и формируют сигнал о качестве ТВС, отличающийся тем, что в качестве обтирочного материала используют бязевую ленту, которую размещают на двух катушках механизма перемотки, причем одну из упомянутых катушек выполняют приемной, при этом продольную ось чехловой трубы ТВС располагают параллельно плоскости расположения бязевой ленты, далее упомянутую ленту перемещают при помощи механизма перемотки с заданным шагом перемотки и при помощи входных оптического датчика цвета и датчика альфа-загрязненности определяют ее исходные данные по загрязненности, после чего упомянутую ленту прижимают к чехловой трубе ТВС с заданным нормированным усилием, затем совершают относительное перемещение прижатого участка ленты и чехловой трубы ТВС, после чего указанную ленту выводят из контакта с чехловой трубой ТВС и перематывают на величину шага, далее, при помощи выходных оптического датчика цвета и датчика альфа-загрязненности выполняют контроль загрязненности поверхности упомянутой ленты, контактировавшей с чехловой трубой ТВС для снятия мазка, затем полученные показания загрязненности сравнивают с аналогичными показаниями контроля загрязненности данной ленты, выполненными входными датчиками до снятия мазка, после чего, по разности показаний загрязненности, определяют физическую и альфа-загрязненность чехловой трубы ТВС.