Система контроля внутрикорпусного устройства реактора ВВЭР Российский патент 2024 года по МПК G21C17/00 

Изобретение относится к измерительной технике в области атомной энергетики, в частности к устройствам для проведения контроля внутрикорпусных устройств реактора типа ВВЭР, например, контроль РУ ВВЭР-1200. Данное изобретение предназначено для обследования технического состояния основного металла и сварных соединений шахты внутрикорпусной (далее ШВК) и выгородки ШВК изнутри методом визуального и измерительного контроля с использованием телевизионных средств контроля. Система контроля должна обеспечивать контроль металла следующих элементов:

- ШВК:

1) посадочные и контактирующие с БЗТ поверхности, цилиндрические поверхности отверстий перфорации ШВК;

2) продольные сварные соединения частей обечаек;

3) кольцевые сварные соединения обечаек между собой;

4) сварное соединение обечайки верхней (из трех обечаек) с обечайкой средней (из двух частей);

5) поверхность наплавленного металла на шпонках (в том числе измерение величины износа шпонок фиксации нижней части БЗТ);

6) поверхности опор, контактирующих с хвостовиками ТВС на днище шахты;

- Выгородка ШВК (без демонтажа выгородки из ШВК):

1) граненые внутренние пояса колец;

2) сварные соединения шпонок с ограничителями.

Контроль ШВК изнутри проводят при расположении его в открытом корпусе реактора при доступе через верх, затем ШВК вынимают и переносят в шахту ревизии, после чего осуществляют контроль корпуса реактора. Устройства для контроля ШВК и корпуса реактора изнутри по принципу их работы одинаковые.

Из уровня техники известно манипулирующее устройство контроля корпуса реактора типа ВВЭР атомной электростанции по патенту HRP20180310. Устройство содержит трехногую опору, устанавливаемую на корпус реактора, поворотный стол с приводом, расположенный в центральной части опоры, телескопическую мачту, соединенную с поворотным столом. Нижняя часть телескопической мачты снабжена поперечной направляющей, по меньшей мере, с одной выдвижной тележкой, где закреплены измерительные зонды, для перемещения в радиальном направлении от центра опоры. Недостатками манипулятора являются сложность сборки и подготовки к работе, большие размеры, при установке использование полярного крана, что значительно увеличивает время контроля и требует кранового времени, а также возможность контроля при открытом корпусе реактора.

Известно устройство для внутренней проверки ядерного реактора по патенту KR102272192. Устройство размещается на фланце корпуса и состоит из вращающейся конструкции, блока привода вращения, блока вертикального перемещения и блока контроля с камерой. Недостатком устройства является возможность контроля при открытом корпусе реактора и контроль может осуществляться либо шахты внутрикорпусной (ШВК) с выгородкой, либо корпуса реактора при вынутой из корпуса ШВК.

Одновременное проведение контроля ШВК с выгородкой и корпуса реактора возможно при размещении ШВК в шахте ревизии ШВК и проведении контроля ШВК в шахте ревизии, и в это же время осуществление контроля корпуса реактора. Такой одновременный контроль значительно уменьшит общее время контроля ШВК и корпуса реактора.

Проблема контроля ШВК в шахте ревизии ШВК состоит в том, что устройство транспортировочное ШВК (далее – УТШ) сцеплено с ШВК и вместе устанавливается на шахте ревизии, заполненной водой. У этой конструкции есть «крышка» – плита УТШ. Для возможности проведения контроля ШВК необходим люк в плите УТШ для размещения устройства контроля. В свою очередь люк не всегда может быть расположен в центре плиты, т.к. в центре обычно размещено устройство для осуществления подъема УТШ с ШВК. Таким образом, возникает задача размещения устройства контроля над люком определенного диаметра и осуществление контроля не из центральной точки, также контроль должен производиться под водой.

Такая задача решается в патенте WO2018104779, где защищена система развертывания, имеющая тросовый рычаг с модулем обследования в заполненном жидкостью корпусе. Система развертывания включает в себя крепление, подсоединяемое к корпусу через отверстие, образованное в его стенке. Выдвижной рычаг соединен с креплением и расположен внутри корпуса. Привязь соединена с выдвижным рычагом с возможностью скольжения и приспособлена для соединения с модулем обследования. Механизм управления предназначен для управления раскрытием привязи и положением выдвижного рычага. В патенте рассмотрен пример обследования внутри корпуса силового трансформатора с масляным охлаждением, который является чрезвычайно тяжелым и трудно транспортируемым. Для проведения контроля ШВК в шахте ревизии данная система развертывания имеет ряд недостатков. Выдвижной рычаг ограничен в перемещении и двигается только в горизонтальной плоскости. Выдвижной рычаг размещен в корпусе над жидкостью, а не в жидкости, вследствие чего не ясно может ли он работать в жидкости. Кроме того, привязь с модулем обследования, соединенная с рычагом, при работе скользит по рычагу и соответственно является гибкой, а значит не обеспечивает точную привязку к координатам, т.к. не жесткая. Все эти недостатки влияют на возможность и точность измерений при проведении контроля. Данный патент выбран за ближайший аналог, как близкий по конструкции и решаемой задаче.

Предлагаемое изобретение решает техническую проблему по устранению указанных недостатков, а именно осуществляет обследование технического состояния ШВК с выгородкой изнутри в шахте ревизии ШВК, заполненной водой, при расположении системы контроля на плите УТШ, упрощается процесс подготовки системы к работе и гарантируется точность измерений. Дополнительно при контроле ШВК в шахте ревизии ШВК появляется возможность одновременного контроля корпуса реактора изнутри, что в целом значительно сокращает общие сроки контроля.

Технический результат заключается в возможности использования системы контроля ШВК с выгородкой изнутри непосредственно в шахте ревизии ШВК, заполненной водой, в упрощении процесса подготовки системы к работе и точности измерений.

Технический результат реализуется за счет следующих конструктивных особенностей системы контроля ШВК с выгородкой изнутри, включающий механизм управления, узел крепления, подсоединяемый к отверстию на плите и соединенный с выдвижным и раскладывающимся механизмом, на котором размещен модуль обследования. Отличительной особенностью системы является размещение ШВК в шахте ревизии ШВК, заполненной водой, при этом ШВК сцеплена с устройством транспортировочным ШВК (УТШ), у которого на плите УТШ размещено отверстие и не обязательно в центре плиты. В качестве выдвижного и раскладывающегося механизма использован телескопический манипулятор с раскладывающейся консолью, имеющей вращающуюся часть консоли и поплавок. В качестве модуля обследования применена телекамера с осветителем, имеющая три степени свободы, обеспечивающие её поворот на плюс-минус 90 градусов по всем осям, а в качестве механизма управления для телескопического манипулятора, консоли, вращающейся ее части и телекамеры с осветителем используется электродвигатель с энкодером.

На Фиг.1 представлено схематичное изображение системы обследования шахты внутрикорпусной (ШВК) внутри с помощью манипулятора установленного на УТШ с присоединенной к нему ШВК, в сложенном состоянии. На Фиг.2 представлено схематичное изображение системы обследования шахты внутрикорпусной (ШВК) внутри с помощью манипулятора установленного на УТШ с присоединенной к нему ШВК, в разложенном состоянии, где:

1 – телескопический манипулятор

2 – узел крепления

3 – раскладывающаяся консоль

4 – вращающаяся часть консоли

5 – телекамера

6 – осветитель

7 – поплавок

8 – электродвигатель с энкодером

9 – ШВК

10 – выгородка

11 – плита УТШ

12 – отверстие

Телескопический манипулятор в сложенном виде устанавливается в отверстие (12) в плите УТШ (11), как показано на фиг. 1. При помощи узла крепления (2) к УТШ устройство фиксируется в отверстии (12). Далее телескопический манипулятор (1) под водой раскладывается вертикально вниз на всю длину, после чего раскладывающаяся консоль (3) откидывается до достижения ей горизонтального положения. Поплавок (7) позволяет снизить вес консоли под водой, и обеспечивает её нулевую плавучесть, а как следствие – стабильную горизонтальность. Телекамера (5) с осветителями (6) установлена на конце вращающейся части консоли (4), ось вращения которой совпадает с осью ШВК (9) и УТШ, что обеспечивается конструкцией устройства. Перемещение телекамеры (5) с осветителями (6) в горизонтальной плоскости осуществляется поворотом вращающейся части консоли (4), в вертикальной плоскости - подъемом и опусканием (складыванием и раскладыванием) телескопического манипулятора (1). Телекамера (5) с осветителями (6) оснащена механизмом с тремя степенями свободы, который обеспечивает её поворот на плюс-минус 90 градусов по всем осям. Все приводы перемещения, используемые в устройстве (телескоп, консоль, вращающаяся ее часть и телекамера) - электродвигатели с энкодерами (8).

В результате система контроля ШВК с выгородкой позволяет провести контроль в шахте ревизии ШВК, заполненной водой, разместив телескопический манипулятор в отверстии на плите УТШ и закрепив его силами одного сотрудника, т.к. крепление не требует дополнительной помощи. Телескопический манипулятор легко раскладывается внутри ШВК, имеет раскладывающуюся консоль с размещением в горизонтальной плоскости и поплавком для нулевой плавучести в жидкой среде и стабильности горизонтального положения консоли. Консоль имеет вращающуюся часть, на конце которой размещена телекамера с осветителями, что гарантирует точность измерений по всей поверхности ШВК с выгородкой изнутри.

Таким образом, достигается технический результат – возможность использования системы контроля ШВК с выгородкой изнутри непосредственно в шахте ревизии ШВК, заполненной водой, упрощен процесс подготовки системы к работе и гарантирована точность измерений. Также возможно одновременное проведение контроля корпуса реактора, что значительно сократит общее время контроля ШВК с выгородкой и корпуса реактора изнутри.

Пример.

Сборка и испытания системы контроля внутрикорпусных устройств реактора ВВЭР проводились на полномасштабном стенде-имитаторе каньона реактора типа ВВЭР. ШВК с выгородкой находились в шахте ревизии ШВК, заполненной водой. Телескопический манипулятор в сложенном виде установили в отверстие в плите УТШ, расположенное не в центре плиты УТШ, и закрепили в нем силами одного человека при помощи узла крепления к УТШ. Далее телескопический манипулятор разложился вертикально вниз на всю длину, после чего раскладывающаяся консоль откинулась до достижения ей горизонтального положения. На консоли размещен поплавок для ее стабильного горизонтального положения. После этого начался контроль внутренней поверхности ШВК и выгородки в автоматическом режиме. Перемещение телекамеры с осветителями, закрепленной на конце вращающейся части консоли, в горизонтальной плоскости осуществляется поворотом вращающейся части консоли, в вертикальной плоскости – подъемом и опусканием (складыванием и раскладыванием) телескопического манипулятора. Наклоны и повороты телекамеры вокруг точки ее крепления осуществлялись при помощи механизма телекамеры. Результаты съёмки были сохранены в виде цифровых изображений в энергонезависимой памяти аппаратуры управления. После завершения съёмки был выполнен анализ полученных изображений, и выдано заключение о результатах контроля. Таким образом, было проведено комплексное обследование ШВК и выгородки изнутри при их нахождении в шахте ревизии ШВК за 23 часа, что позволило извлечь внутрикорпусные устройства из корпуса реактора и приступить к его контролю на 23 часа раньше, и как следствие уменьшить время простоя энергоблока на 23 часа.

После проведения обследования начинается процедура демонтажа и дезактивации оборудования. Вращающаяся часть консоли переводится в сонаправленное с консолью положение, консоль складывается до достижения ей вертикального положения, телескопический манипулятор складывается и отсоединяется от плиты УТШ силами одного человека. После этого устройство извлекается из отверстия в плите УТШ, и производится его дезактивация.

Для дезактивации использовалась ультразвуковая ванна – это штатное оборудование центральных залов АЭС. В неё поместили устройство в сборе на 10 минут. Аппаратуру управления обработали спиртом в течение 20 минут. Дезактивацию всего оборудования произвели два человека в течение 20 минут.

Приведенный пример показывает, как удобен в эксплуатации в водной среде телескопический манипулятор, начиная с его размещения в отверстии на плите УТШ, в размещении на нем раскладывающейся консоли с поворотной телекамерой с осветителями, позволяющей проводить съемку всей поверхности ШВК с выгородкой изнутри, и заканчивая демонтажом и дезактивацией телескопического манипулятора и всего оборудования.

Система контроля поверхности ШВК с выгородкой изнутри дает возможность ее проведения в шахте ревизии ШВК, что в свою очередь позволяет одновременное проведение контроля корпуса реактора изнутри, и в целом значительно сокращает общие сроки контроля.

Изобретение относится к измерительной технике в области атомной энергетики, для обследования технического состояния основного металла и сварных соединений шахты внутрикорпусной (далее ШВК) и выгородки ШВК изнутри. Система контроля внутрикорпусного устройства реактора ВВЭР, а именно ШВК с выгородкой, включает модуль обследования, размещенный на выдвижном и раскладывающемся механизме с узлом крепления к отверстию на плите, механизм управления. ШВК размещена в шахте ревизии ШВК, заполненной водой, и сцеплена с устройством транспортировочным ШВК (УТШ), у которого на плите УТШ над отверстием с помощью узла крепления размещен выдвижной и раскладывающийся механизм в виде телескопического манипулятора с раскладывающейся консолью, имеющей вращающуюся часть консоли и поплавок. Изобретение позволяет использовать систему контроля ШВК с выгородкой изнутри непосредственно в шахте ревизии ШВК, упрощен процесс подготовки системы к работе и соблюдена точность измерений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система контроля внутрикорпусного устройства реактора ВВЭР, а именно шахты внутрикорпусной (ШВК) с выгородкой, включающая модуль обследования, размещенный на выдвижном и раскладывающемся механизме с узлом крепления к отверстию на плите, которое размещено не обязательно в центре плиты, механизм управления, отличающаяся тем, что

ШВК размещена в шахте ревизии ШВК, заполненной водой, и сцеплена с устройством транспортировочным ШВК (УТШ), у которого на плите УТШ над отверстием с помощью узла крепления размещен выдвижной и раскладывающийся механизм в виде телескопического манипулятора с раскладывающейся консолью, имеющей вращающуюся часть консоли и поплавок.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве модуля обследования применена телекамера с осветителем, имеющая три степени свободы, обеспечивающие ее поворот на плюс-минус 90 градусов по всем осям.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве механизма управления для телескопического манипулятора, консоли, вращающейся ее части и телекамеры с осветителем используется электродвигатель с энкодером.