Устройство для контроля за закипанием теплоносителя в ядерном реакторе Советский патент 1991 года по МПК G21C17/02 

Устройство относится к измерительной технике и может быть использоваI,

но на энергетических и зксперимен- , тальных ядерных реакторах с жидкоме- таллическии теплоносителем для контроля за закипанием теплоносителя в ядерном реакторе.

Цель изобретення - повьпиение надежности определения закипания теплоносителя : в активной зоне ядерного реактора,

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - пример реализации блока анализа динамики движения пузырьков газа; на

,фиг. 3 - пример реализации блока анализа динамики роста пузырьков газа. ,

Устройство (фиг. 1) содержит ионизационную камеру 1, соединенную с измерителем сигнала 2, низкочастотный полосовой фильтр 3, вход которого присоединен к выходу измерителя сигнала 2, блок анализа динамики движения пузырьков газа.4, вход К.ОТОРОГО. соединен с выходом низкочастотного полосового фильтра 3, схему НЕ 5, вход которой присоединен к выходу блока анализа движе- iHHrf пузьфьков газа 4, высокочастотСП

to

00

3-

Hbrfi полосовым фильтр 6, вход которого присоединен к выходу измерителя сигиала 2, блок анализа динамики роста пузырьков 7, вход которого подключен к выходу высокочастотного ПОЛОСОВОГО фильтра 6, блок задержки 8, вход которого подключен к выходу блока анализа динамики роста пузырьков газа 7, схему И 9, один которой подключен к выходу схемы НЕ 5, а другой к выходу блока задержки 8, м индикатор 10, вход которого подключен к выходу схемы Н 9.

Блок анализа динамики движения пузырьков газа 4 (фиг. 2) может, со дер- зкать, например, усилитель 11, вход которого является входом блока и соединен с выходом низкочастотного полосового фильтра 3, амплитудный дискриминатор 12, вход которого соединен с выходом усилителя 11, измеритель длительности колебания 13, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора 12,-и сравниваю- ще е устройство 14, первый вход которого соединен с выходом измерителя длительности крлебания 13, второй вход соединен с выходом задатчика длительности колебания 15, являющегося элементом блока анализа динамики движения пузырьков газа А, а выход, который является выходом-блока 4, соединен с входом схемы НЕ 5.

Блок анапиза динамики роста пузырьков газа 7 (фиг. 3) может содержать, например, импульсный усилитель 16, вход которого является входом блока 7 и соединен с выходом высокочастотного полосового фильтра 6, амплитудный дискриминатор 17, вход которого соединен с выходом импульсного усилителя 16, -измеритель интервала времени между импульсами J8, вход которого соединен с выходом амгош- тудного дискриминатора 17, и сравнивающее устройство 19, первый вход которого соединен с выходом измерителя интервала времени между импуль- caMii 18, второй вход соединен с выходом задатчика интервала времени между импульсами 20, являющегося элементом блока анализа динамики роста пузырьков г4за 7, а выход, который является выходом блока 7, соединен с входом блбка задержки времени прихода сигналов 8.

Алгоритм функционирования блока анализа динамики пузырьков газа 4

774

следующий. При появлении сигнала на выходе низкочастотного полосового фильтра 3 этот сигнал усиливается усилителем 11 и дискриминируется ам- плитудныЫ дискриминатором 12,,уровень дискриминации которого выбирается исходя из уровня фоновых шумов. Измеритель длительности колебания 13

измеряет длительность сигнала на выходе амплитудного дискриминатора 12, который соответствует превьшению амплитуды колебания над уставкой.Сравнивающее устройство 14 производит

сравнение длительности зарегистрированного измерителем длительности колебания 13 .сигнала с. заданным значением, которое формируется задатчшшм длительности колебания 15,.и вырабатывается сигнал о наличии таза в активной зоне в случае совпадения измеренной длительности с заданной, и подает сигнал на вход схемы НЕ 5. Апгоритм функционирования блока

анализа динамики роста пузырьков 7 следующий. При появлении сигнала на вбгходе высокочастотного полосового фильтра 6 он усиливается импульсным усилителем 16 и дискриминируется амплитудным дискриминатором 17, Уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 17 вырабатывается исходя из уровня .фоновых шумов. Сигналы на выходе амплитудного дискриминатора 17 представляют из себя импульсы, амплитуда которых выше уровня дискриминации. Измеритель интервала времени между импульсами 18 измеряет длительность паузы между импульсами на выходе амплитудного дис- криминатора 17 и передает измеренные значения временных интервалов на сравнивающее устройство 19, которое после сравнения с заданным значением, формируемым задатчиком интервала времени между импульс.ами 20,. вырабатывает сигнал о появлении и росте пузырьков газа в активной зоне в случае совпадения измеренного интервала времени с заданным,, и подает сигнал на вход блока задержки 8. ;

Предлагаемое устройство работает следующим образом (см. фиг.-1). При отсутствии в активной зоне

пузырькОв пара или газа ионизационная камера 1 не улавливает колебаний нейтронного потока, которые могут вызываться появлением илн.-neper, лещением через активную зону газовых

5,

пузырьков. При этом иа выходе блока анализа динамики движения пузырьков 4 и выходе блока анализа динамики роста пузырьков газа 7 сигнал отсутствует, и, -соответственно, отсутствует сигнал на входе схемы И 9, который подключен к выходу блока задержки 8,, и имеется сигнал на другом входе схемной 9, который подключен к выходу блока задержки 8, и имеется сигнал на другон входе схемы И 9, который подключен к вькоду схемы НЕ 5, а следовательно, на выходе схемы И 9 сигнал отсутствует, и индикатор 10 показывает отсутствие закипания теплоносителя в активной зоне.

При появлении в активной зоне пу- зырька газа, принесенного теплоносителем, например, из-за захвата газа из газовой подушки бака реактора, он, передвигаясь через активную зону, модулирует соответствующим образом нейтронный поток, колебания которого преобразуются в колебания электрического тока ионизационной камерой 1, .преобразуются в измерительный сигнал измерительным устройством 2, выделяются низкочастотным полосовым фильтром 3, анализируются блоком анализа динамики движения газовых пузырьков 4 и выдают сигнал о наличии движущегося газа в активной зоне на вход схемы НЕ 5, которая формирует отсутствие сигнала на одном из входов . схемы И 9, предотвращая тем самым появление сигнала о закипании тепло- . носителя на входе индикатора 10.

При появлении в активной зоне негерметичного твэла из него начинает выделяться радиоактивный газ, который приводит к росту пузырьков газа в теплоносителе и их движению вместе с теплоносителем через активную зону ядерного реактора. Эти пузырь- ки газа модулируют соответствугацим образом нейтронный поток, колебания которого преобразуются ионизационной камерой 1 в колебания электри- . ческого тока, согласуются измерительным устройством 2 к виду, удобному .для обработки полосовыми фильтрами 3 и 6 (например, ток или напряжение), вьделяются высокочастотным полосовым фильтром 6, .анализируются блоком анализа роста пузырьков газа 7, пода.ются на вход блока задержки 8 который обеспечивает выдачу сигнала иа.вход схемы И 9 в момент возмож7

ного прихола сиг нала о дпмже.нии газа чаре:) активную зону на друго) пход схемы И 9 с выхода блока анализа динамики движения пупырьков газа 4. Блок задержки 8 может быть выполнен, например, в виде .линии задержки. Время задержки сигнала опре- деляется уровнем шумов на выходе высокочастотного полосового фильтра 3, Например, при равном уровне шумов на выходе фильтров 3 и 6 задержка-сигналов не нужна, т.е. время задержки сигналов может быть равно нулю. При

разном уровне шумов на выходе полосовых фильтров 3 и 6 время задержки может быть определено в результате соотношения реального уровня фонового шума и физического расчета величины

сигнала от наличия в активной зоне газовых пузырьков или экспериментально. Одним из основных параметров при этом является скорость движения газового пузырька, которую условно можно

принять рапной скорости прокачки теплоносителя через ТВС. С учетом возможного времени выделения газа при газовой негерметичности за один выб- рос и скорости прокачки теплоносителя в быстрых натриевых реакторах время задержки не должно превьтшать 0,5 с. Таким образом, время задержки сигна-. л а лежит в пределах от О до 0,5 с., При этом, если сигнал на выходе блока задержки В соответствует газовой негёрметнчности твэла, то к этому времени низкочастотные колебания, со- ответствукщие движению газовых пузырьков через активную зону, .выделя- :

ется низкочастотным полосовым фильтром 3 и после обработки блоком анализа динамики движения газовых пузырьков 4 вызовут появление сигнала о наличии движения газа в активной зоне

на выходе схемы НЕ 5, которая сформирует отсутствие сигнала на соответст- вукщем входе схеяы М 9, предотвращая тем самым появление сигнала о закипании теплоносителя на входе индикатора 10.

При возникновении в активной зоне закипания теплоносителя начинают по являться и схлопываться .пузырьки пара, которые модулируют высокочастотные колебания нейтронного потока. Эти колебания преобразуются иониза- .ционной камерой 1 в колебания электрического тока, преобразуются иЭмерн- .jeHbHbiM устройством 2 к виду, удобному для обработки полосовыми фнльтра,ми 3 л 6 (налрнмер, в напряжение или частоту), выделяются высокочастотным полосовым фильтром 6, обрабатываются блоком анализа роста пузырьков газа 7, и подаются на вход блока задержки 8, который обеспечивает вьщачу сигнала на вход схемы И 9 в момент возможного прихода сигнала о движении газа через активную зону на другой вход схемы И 9 с выхода блока анализа динамики движения пузырьков газа 4 в случае газо. вой пегерметичности твзла. Поскольку при закипании теплоносителя низкочастотные колебания нейтронного потока отсутствуют, то сигнал на другом входе схемы И 9 не изменяется и обеспечивает появление сигнала о закипа.Н1Ш теплоносителя на входе индикатора 10, который обеспечивает показания

соответствугацего события.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность определения закипания теплоносителя в активной зоне ядерного реактора как в случае захвата газа из газовой подушки, так и при появлении в активной зоне негерметичного твэла, что повышает безопасность и надежность ядер ной энергетической установки в целом.

1512377

Форм

ула изобретения

Устройство для контроля за закипа- нием теплоносителя в ядерном реакторе, содер жаи1ее ионизационную камеру, соединенную с измерителем сигнала, высокочастотный и низкочастотный полосовые фильтры, входы которых под- ключены к выходу измерителя сигнала, блок анализа динамики движения пузырьков газа, вход которого соединен .с выходом низкочастотного полосового фильтра, блок анализа динамики роста

пузырьков газа, вход которого соединен с выходом высокочастотного полосового фильтра, последовательно соединенные схему И и индикатор, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпиения надежности определения закипания теплоносителя в активной зоне ядерного реактора, в него дополнительно введены блок задержки и элемент НЕ, вход которого подключен к

выходу блока анализа динамики движения пузырьков газа, а выход - к одному из входов схемы И, выход блока анализа динамики роста пузырьков га- за подключен через блок задержки к

другому входу схемы И.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жид- кометаллическим теплоносителем для контроля за закипанием теплоносителя. Цель изобретения - повышение надежности определения закипания теплоносителя в активной зоне ядерного реактора. Устройство контроля за I состоянием теплоносителя содержит ионизационную камеру, измеритель сигнала, высокочастотньш н низкочастотный полосовые фильтры, блок анализа. динамики роста пузырьков газа, блок анализа динамики движения пузырьков газа, схему И и индикатор. Введение в устройство схемы НЕ, включенной между выходом блока анализа динамики движения пузырьков газа и первым входом схемы И, и блока задержки, включенного выходом блока afia- лиза динамики роста пузырьков газа и вторым входом схемы И, позволило повысить функциональную надежность определения закипания теплоносителя в активной зона как в случае захвата газа из газовой подушки,-так н при появлении газовой не герметичности твэла, что повышает безопасность и надежность ядерной энергетической установки в целом. 3 ил. (Л

Фг/г. f

11

f2

Фиг. 2

16

77

ф(/8. J

13

Itf

18

J9