(46) 23.06.91. Бюл. № 23
(21)4110195/25
(22)29.08.86 (72) В.Г.Щекотов (53) 621.039.5(088.8)
(56)Усынин Г.Б. и др. Реакторы на быстрых нейтронах. М.: Энергоатом- издат, 1985, с. 15.
Патент США 3549489, кл. G 21 С 17/06, 1968.
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ТВЭЛОВ
(57)Изобретение относится к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам для контроля за появлением газовой негерметичности в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ) энергетических и экспериментальных ядерных, реакторов с жидкометгшличес- ким теплоносителем. Цель изобретения - повышение надежности выявления факта, газовой негерметичности. В устройство, содержащее нейтронную камеру 1, согласующий усилитель 2, высокочастотный 3 и низкочастотный 6 фильтры и индикатор 8, введены блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 и блок анализа динамики движения пузырьков газа 7. В случае газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале на выходе нейтронной камеры 1 появляются одновременно высокочастотные и низкочастотные колебания, параметры которых фиксируются соответственно в виде интервала следования импульсов в блоке анализа динамики роста пузырьков газа 4 и в виде длительности импульсов в блоке анализа динамики движения пузырьков газа 7. При совпадении параметров высокочастотных и низкочастотньт колебаний на выходе элемента И 5 появляется сигнал, информирующий о негерметичности, что повьппает. надежность идентификации факта газовой негерметичности ТВЭЛов. 4 ил.
с
(Л
со
00
о
4ik СО
00
а
Фиг.1
Изобретение относится к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам для контроля за появлением газовой негерметичности в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ) энергетических в экспериментальных ядерных реакторов с жидкометалличес- ким теплоносителем.
Цель изобретения - повышение на- дежиости выявления факта газовой негерметичности.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для определения газовой иегерметичности ТВЭЛов; на фиг.2 - график изменения радиусов пузырьков выходящего из ТВЭЛа газа во времени; на фиг.З - структурная схема блока анализа динамики роста пузьфьков газа; на фиг,А - структур- ная схема блока анализа динамики движения пузырьков газа.
Устройство содержит нейтронную камеру 1, согласующий усилитель 2, высокочастотный полосовый фильтр 3, блок анализа динамики роста пузырьков газа 4, элемент И 5, низ ;очастот ный полосовый фильтр 6, блок анализа динамики движения пузырьков газа 7 и индикатор 8.
Выход нейтронной камеры I соединен через согласухяций усилитель 2 с входами высокочастотного 3 и низкочастотного 6 фильтров. Выход высокочастотного фильтра 3 подключен через блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 к одному входу элемента И 5. Выход низкочастотного фильтра 6 подключен через блок анализа динамики движения пузырьков газа 7 к другому входу элемента И 5, выход которого соединен с входом индикатора 8.
На графике изменения радиусов пузырьков выходящего из ТВЭЛа газа во времени, полученном по результатам эксперимента, (фиг.2), приведены эффективные величины радиусов выходящих из ТВЭЛа газовых пузырьков, т.е. в пересчете на эквивалентный i-азовый пузырек сфери1еской формы, имеющий тот же объем. Отклонения формы газовых пузырьков от сферической при данных размерах на величину изменения нейтронного потока практически не влияют. Из фиг.2 видно, что рост газового пузырька происходит (от зарождения до отрыва) в течение около ,0,003 с. При ттом сразу же после от
Q
5 0
5 0
Q
5 Q
5
рыва газового пузырька в месте разгерметизации начинается рост следующего пузырька. Эффективный радиус газового пузырька при этом уменьшается и для условий эксперимента изменяется от 5 до 1 мм. Отсюда следует, что появление и рост пузырьков газа при газовой негерметичности сопровождается наличием высокочастотных «доставляющих в колебаниях нейтронного потока (от 100 до 5000 Гц). Причем, если с помощью высокочастотного полосового фильтра 3 выделяются сигналы, соответствующие этим составляющим колебаний нейтронного потока, то на выходе фильтра 3 получаются импульсы, длительность которых равна длительности роста пузырька газа при разгерметизации ТВЭЛа. Блок анализа динамики роста пузырьков газа А содержит последовательно соединенные импульсный усилитель 9, вход которого является входом блока, амплитудный дискриминатор 10 и измеритель интервала между импульсами 1, а также элемент сравнения 12, выход которого является выходом блока, и задатчик интервалов между импульсами 13, выход которого соединен с од1пт входом элемента сравнения 12, подключенного другим входом к выходу измерителя интервала между импульсами 11, Блок работает следующим образом. При появлении сигнала на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 он усиливается импульсным усилителем 9 и днскрими- нируется амплитудным дискриминатором 10. Уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 10 выбирается исходя из уровня фоновых шумов. Сигналы на выходе амплитудного дискриминатора 10 представляют собой импульсы, амплитуда которых выше уровня дискриминации. Измернтель интервала времени ме;кду импульсами 11 измеряет длительность паузы между импульсами на амплитудного дискриминатора 10 и передает измеренные зУ ачения временных интервалов на элемент сравнения 12.
При превьш1ении измеренным интервалом времени со значением, формируемым задатчиком интервалов между импульсами 13, на выходе блока появляется сигнал, поступающнй на один из входов элемента И 5.
л. лч.ли-1л динамики движения - : Ы о11 газа 7 содержит последова- T(jjTT,Ho соединенные усилитель 1Д, - ;; KOTOpoi o является входом блока, плитудный дискриминатор 15 и иэме- : сль длительности импульсов 16, а ак-че элемент сравнения 17 и эадат- чик длительности импульсов 18, выход ;оторого соединен с одним входом элемента сравнения 17, подключенного другим входом к выходу измерителя длительности импульсов 16. Блок работает следующим образом. При появлении сигнала на выходе низкочастотного полосового фильтра 6 он усиливается усилителем 14 и дискриминируется амплитудным дискриминатором 15, уровень дискриминации которого выбирается исходя из уровня фоновых шумов. Измеритель длительности импульсов 16 измеряет длительность наличия сигнала на выходе амплитудного дискриминатора 15.
В элементе сравнения 17 производится сравнение длительности зарегистрированного импульса по значению полученному в измерителе длительности импульсов 16 с заданным значением которое формируется задатчиком длительности импульсов 18, и вырабатывается сигнал в случае превышения измеренной длительности с заданной, который подается на другой вход элемента И 5
Устройство для определения газовой негерметичности ТВЭЛов работает следующим образом.
Сигнал с выхода нейтронной камеры
1,усиленный в согласующем усилителе
2,поступает на входы высокочастотного 3 и низкочастотиого 6 фильтров.
При нормальной работе реактора, даже в случае отсутствия газовой негерметичности ТВЭЛов, на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 имеется отличный от нуля сигнал. Этот сигнал обусловлеи наличием фоновых шумов, сопровождающих нормальную работу реактора. Так, например, предварительные расчетные оценки для реактора БН-800 показывают, что уровень шумов соответствует в зоне максимального пустотного коэффициента реактивности амплитуде сигнала соот- ветствующего появления газового пузырька с эквивалентным радиусом от 2 до 3 мм. Отсюда следует, что простая дискриминация сигнала по амплиту
0
5
0
5
0
5
0
5
де малоэффективна. Поэтому необходимо использование специального блока динамики роста пузырьков газа 4, который позволяет более детально ис- следоват. сигнал на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 и вьщелить импульсы, соответствующие появлению и росту газового пузырька при газовой негерметичности ТВЭЛов.
Дополнительным признаком для сигналов, характеризующих процесс появления и роста газовых пузырьков, является интервал времени между импульсами. При аварии реактора, связанной с перегревом ТВЭЛов, закипание теплоносителя, которое сопровождается появлением в нейтронном сигнале импульсов длительностью менее 0,005 с. Поскольку при фильтрации высокочастотным полосовым фильтром 3 информация о прохождении газового пузырька через активную зону теряется, то сигналы о закипании теплоносителя могут быть приняты за сигналы о наличии гйй йой негерметичности ТВЭЛа. Учитывая, что газовая негерметичность ТВЭЛов и закипание теплоносителя вызывают разные для безопасной эксплуатации последствия, то возникает необходимость более четкой iaeнтификaции наличия газовой негерметичности ТВЭЛов.
I
При выходе газа из ТВЭЛа при газовой негерметичности и образовании газового пузырька он уносится теплоносителем и формирует колебания нейтронного потока в области частот от I до 40 Гц, пропорциональные скорости его движения. Исходя из этого длительность колебания, характеризующего движение газового пузырька через активную зону, будет больше, чем длительность образования и роста пузырьков. Отсюда следует, что эти колебания будут низкочастотными и их длительность будет лежать в определенных временных границах. По этим признакам можно идентифицировать сигнал на выходе низкочастотного полосового фильтра 6, соответствующий процессу движения газового пузырька через активную зону реактора.
В случае наличия газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале нейтронного потока появляются одновременно высокочастотные и низкочастотные колебания, в то время как закипание тепломосителя сопропождается наличием только высокочастогных колеОаний, а прохождение газового пузырька через лктипиук) зону Сопровождается няличн- ем только низкочастот1П 1х колебаний. Элемент И 5 обеспечивает сравнение моментов прихода сигналов с выходов блока анализа роста пузырьков газа 4 и блока анализа динамики движения пузырьков газа 7 и в случае одновременности прихода сигналов с их выходов вырабатывает сигнал о наличии газовой иегерметичиости , который подается на вход индикатора 8.
Изобретение позволяет повысить надежность выявления факта газовой негерметичности за. счет анализа высокочастотной и низкочастотной компонент колебания нейтронного потока. Формула изобретения
Устройство для определения газовой негерметичности ТВЭЛов, содержаi Padui/c лузь/рьщ мм
В
0,ог 0,0 0.06 Время.с Фи2.2
/J
щее согл.эсуютий усилитель, высокочастотный и низкочастотный полосовые фильтры, индикатор и нейтронную камеру, выход которой подключен через согласующий усилитель к входам высокочастотного и низкочастотного полосовых фильтров,отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности выявления факта негермети - ности, в него введены блок анализа динамики роста пузырьков газа, блок анализа динамики движения пузырьков газа и злемеит И, подключенный выходом к входу индикатора и входами соответственно к выходам блока анализа динамики роста пузырьков газа и блока анализа динамики движения пузырьков газа, входы которых соединены соответственно с в(.тходами соответ- ственио высокочастотного и низ- кочастотоного полосовых фильт- . ров.
Радиус отрыва
ю
11
12
Фиг.З
Ht
15
16
Л
фиг Л
