ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБОЛОЧЕК ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Советский патент 1995 года по МПК G21C17/04 

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в системах контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов с большим количество каналов.

Известно пробоотборное устройство системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ядерного реактора, содержащее цилиндрический корпус, в боковой поверхности которого выполнены пробоподводящие каналы и вращающийся цилиндрический пробоотборник, размещенный внутри корпуса.

В известном устройстве цилиндрический пробоотборник прилегает к внутренней поверхности корпуса, перекрывая неконтролируемые каналы.

Недостатком известного устройства является повышенная фоновая активность отбираемой пробы вследствие наличия в ней примесей теплоносителя из соседних каналов. Эти примеси проникают через зазор между корпусом и пробоотборником, образующийся за счет разности их диаметров.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является пробоотборное устройство системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ядерного реактора, содержащее основание с входными каналами, расположенными по концентрическим окружностям, и пробоотборник с приводом.

В известном устройстве пробоотборник кинематически связан с приводом планетарным механизмом, солнечное колесо которого неподвижно укреплено на основании, а сателлитом является сам пробоотборник. При включении привода патрубок пробоотборника двигается по циклоиде, последовательно подключаясь к каждому из каналов основания. Для уменьшения количества посторонних примесей от соседних каналов патрубок пробоотборника постоянно прижат к основанию, чем достигается самопритираемость их стыка.

Недостатком известного устройства является низкая представительность (степень отсутствия посторонних примесей) отбираемых проб и небольшой срок службы вследствие нарушения герметичности стыка и повышенного износа в местах самопересечения траектории патрубка пробоотборника над основанием. Кроме того, в известном устройстве, для увеличения количества обслуживаемых каналов использована кинематическая связь пробоотборника с приводом, приводящая к возникновению большого количества мест самопересечения траектории из-за непрерывного и многократного изменения радиуса вращения пробоотборника во время каждого его оборота вокруг центра расположения входных каналов (по циклоиде), а каналы выполненные в этих местах, являются источниками примесей при повторных проходах пробоотборника над ними. Это так же ухудшает представительность проб.

Целью изобретения является повышение представительности отбираемых проб и увеличение срока службы устройства за счет уменьшения количества мест самопересечения траектории перемещения пробоотборника.

Указанная цель достигается тем, что в известном пробоотборном устройстве системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ядерного реактора, содержащем основание с входными каналами, расположенными по концентрическим окружностям, и пробоотборник с приводом, выполнен с возможностью скачкообразного изменения радиуса вращения пробоотборника после каждого его поворота вокруг центра расположения входных каналов.

На чертеже изображено пробоотборное устройство системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ядерного реактора.

Устройство содержит герметичный корпус 1 и основание 2, в котором выполнены входные каналы 3, расположенные по концентрическим окружностям, центральный пробоотводящий канал 4 и дренажный канал 5. Над входными каналами 3 размещен пробоотборник 6 с эксцентрично расположенным опросным патрубком.

Привод пробоотборника 6 выполнен в виде водила 7, кинематически связанного с электродвигателем 8, коромысла 9 (в плоскости чертежа показано условно) и кулачка 10 с подпружиненным толкателем 11. Кулачок 10 размещен на водиле 7 и кинематически с ним связан через зубчатые колеса 12, 13 и планетарную зубчатую передачу, солнечное колесо 14 которой неподвижно прикреплено к основанию 2, а сателлит колеса 15 установлен на водиле 7. Коромысло 9 установлено на водиле 7 и кинематически связано с пробоотборником 6 через зубчатые колеса 16, 17. Толкатель 11 установлен на коромысле 9, а пружина, прижимающая толкатель 11 к кулачку 10 (на чертеже не показана), установлена на водиле 7.

Пробоотборник 6 и водило 7 имеют внутренние каналы, сообщающие один из каналов 3 с каналом 4.

Кулачок 10 профилирован по концентрическим дугам, разделенным наклонными участками, причем количество дуг равно количеству окружностей расположения входных каналов.

Пробоотборное устройство системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ядерного реактора работает следующим образом. Пробы теплоносителя подаются в уйстроство через входные каналы 3 и выводятся в смешанном виде через дренажный канал 5. Пробы из контролируемого входного канала 3 через пробоотборник подаются к внешнему детектирующему устройству, входящему в состав системы контроля. После окончания процесса контроля включают электродвигатель 8, который осуществляет поворот водила 7 на фиксированный угол.

При этом кулачок 10 поворачивается относительно коромысла 9 на некоторый угол, значение которого зависит от передаточного отношения колес 12-15. После того, как пробоотборник 6 обойдет все каналы 3, сгруппированные на внешней окружности, кулачок 10, воздействуя на толкатель 11 наклонным участком своего профиля, скачком поворачивает коромысло 9 и пробоотборник 6 перемещается на другую группу входных каналов 3. В конце цикла, когда пробоотборник 6 обходит все входные каналы 3, коромысло 9 под действием пружины толкателя 11 возвращается в исходное положение.

Зубчатые колеса 16 и 17 позволяют уменьшить угол размаха коромысла 9 и перепад высот рабочего профиля кулачка 10.

В данном устройстве скорость износа патрубка уменьшается в 1,5-2 раза, что улучшает герметичность стыка, повышая тем самым представительность проб. Срок службы устройства возрастает не менее, чем на 10% (зависит от силы прижатия пробоотборника к основанию, скорости перемещения пробоотборника и т.д.). Кроме того, значительно сокращается количество мест самопересечения траектории перемещения пробоотборника. Например, в 138-канальном пробоотборном устройстве, выполненном по данной схеме, при расположении каналов по концентрическим окружностям таких мест будет от 4 до 7 (возникают при скачкообразном перемещении пробоотборника в исходное положение, когда он пересекает все окружности). Известное устройство с таким же количеством каналов может иметь от 20 до 50 таких мест. Это позволяет повысить плотность расположения каналов на основании, обслуживаемых одним пробоотборным устройством в 1,5-2 раза за счет размещения без ущерба для представительности проб дополнительных каналов в тех участках основания, которые ранее были заняты местами самопересения траектории перемещения пробоотборника. Повышение плотности расположения каналов позволяет увеличить количество тепловыделяющих элементов, контролируемых одним устройством.

При этом за счет соответствующего уменьшения количества электроприводом сократится объем электронного оборудования управления, снижается трудоемкость изготовления системы контроля.

В качестве базового образца принят пробоотборочный тракт системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов Первой АЭС. Этот тракт состоит из основного пробоотборного устройства, содержащего четыре плоских основания, в каждом из которых выполнено по 40 каналов, расположенных по окружности. К каждому основанию прижат пробоотборник. Все пробоотборники синхронно вращаются от одного привода. Выходные каналы пробоотборников объединены дополнительным четырехпозиционным переключателем, выход которого сообщается с системой контроля. Таким образом, вращением пробоотборников основного переключателя обеспечивается отбор проб сразу от 4-х каналов реактора (по одному от каждого основания), а дополнительным переключателем - отбор проб от одного из этих каналов. В результате будет проконтролирован каждый из 160 каналов.

Технико-экономические преимущества данного изобретения по сравнению с базовым образцом заключаются в уменьшении износа оснований, вследствие уменьшения холостого хода пробоотборника, а также возможности применения менее мощного привода, что снижает стоимость изготовления системы контроля.

ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБОЛОЧЕК ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащее основание с входными каналами, расположенными по концентрическим окружностям и пробоотборник с приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения представительности отбираемых проб и увеличения срока службы устройства за счет уменьшения количества мест самопересечения траектории перемещения пробоотборника, привод выполнен с возможностью скачкообразного изменения радиуса вращения пробоотборника после каждого его поворота вокруг центра расположения входных каналов.