СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ТВЭЛА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ Советский патент 1996 года по МПК G21C17/04 

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано для определения места расположения в активной зоне быстрого реактора тепловыделяющей сборки (ТВС), в которой возникла негерметичность твэлов по газу.

Цель изобретения определение места выделения и прохождения пузырьков газа в активной зоне и таким путем определение места расположения дефектной ТВС.

Возникновение газовой негерметичности твэлов может явиться первой фазовой или инициатором следующей фазы в развитии аварии с разрушением ТВС. В этом смысле необходима регистрация как самого факта наступления газовой негерметичности так и обнаружения самой ТВС или области активной зоны, где расположена ТВС с данной негерметичностью. Известно, что возникновение в теплоносителе быстрого натриевого реактора пузырей приводит к появлению эффекта реактивности и возникновению вследствие этого импульсов нейтронного потока. При этом возникающие импульсы могут быть разделены по частотам, характерным для процесса кипения или для образования газовых пузырьков. Непосредственно для процесса образования газового пузырька существуют также характерные диапазоны частот нейтронных импульсов, соответствующих процессам образования пузырька (1-50 Гц) и его всплытия (100-5000 Гц). Совпадение во времени данных импульсов свидетельствуют о наличии газовой негерметичности. Однако, регистрация факта наступления газовой негерметичности только за счет сопоставления одновременности импульсов данных частот не позволяет определить область расположения в активной зоне дефектной ТВС. Регистрируемой информации недостаточно для определения координат прохождения газовых пузырей.

По предлагаемому способу при появлении совпадающих по времени импульсов нейтронного потока в диапазонах частот 1-50 Гц и 100-5000 Гц дополнительно измеряют число указанных импульсов, знак вводимой реактивности и характер ее измерения во времени, сравнивают измеренные величину и характер изменения реактивности с аналогичными характеристиками нейтронного импульса, определенными предварительно (например, расчетным путем) для каждой ТВС активной зоны. При этом участок сравнения регистрируемых и сравниваемых временных зависимостей реактивности определяют по среднему времени прохождения импульсов нейтронного потока. В этом случае предлагаемые регистрация и обработка дополнительной информации позволяют повысить информативность известных решений вследствие возможности определения координат дефектной ТВС или области активной зоны, где эта ТВС расположена (например, группы ТВС, расположенных на данном радиусе). Достигается это за счет следующего. Сравнение времен прохождения импульсов с частотой, соответствующей процессу образования, и с частотой, соответствующей скорости всплытия пузырька, определяет длину пути, пройденного пузырьком от места его зарождения в активной зоне, то есть в конечном итоге аксиальную координату дефекта. При всплытии пузырька величина вносимой им реактивности меняется по закону распределения эффективности натрия по высоте реактора реактивность проявляется за счет вытеснения натрия пузырьков при всплытии последнего. В случае единичного пузырька характер изменения реактивности во времени, определяемый по изменению нейтронного потока, полностью соответствует распределению эффективности натрия по высоте ТВС, причем данное распределение с учетом сложной структуры и состава активной зоны (расположение органов СУЗ, различные по выгоранию и обогащению ТВС, возможная гетерогенная компоновка активной зоны и т.п.) конкретно для каждой ТВС или по крайней мере для ТВС, расположенных на одном радиусе. Сопоставляя распределение эффективности натрия и характер изменения реактивности можно определить дефектную область активной зоны, через которую прошел пузырек (а в пределе конкретную ТВС реактора). Для совокупности пузырьков используется принцип известной теоремы Кембела, по которой отклик системы на воздействие некоpрелированных во времени возмущающих одинаковых факторов может быть определен по числу этих возмущений и отклику системы на единичное возмущение. Следовательно, изменяя число импульсов нейтронного потока, то есть число пузырьков газа, можно как и для единичного пузырька оценить отклик реактора для различных радиальных координат активной зоны и сравнить его с измеренным изменением реактивности от данной совокупности пузырьков.

Предлагаемый способ подразумевает наличие внешнего вычислительного устройства, в котором рассчитываются или находятся в виде банка данных аксиальные распределения эффективностей натрия для различных радиальных координат активной зоны (в пределе для каждой ТВС активной зоны).

Таким образом, способ осуществляется следующим образом: по совпадению во времени импульсов нейтронного потока с частотами в диапазонах 1-50 Гц и 100-5000 Гц определяют факт наступления газовой негерметичности: определяют число данных совпадающих по времени импульсов с разными частотами: определяют среднее время прохождения импульсов, которое соответствует среднему времени всплытия пузырька в активной зоне и, следовательно, аксиальной координате дефекта твэла, измеряют знак и величину введенной реактивности и характер ее изменения во времени; сравнивают измеренную во времени реактивность с предварительно рассчитанной ее аксиальной зависимостью, при этом участки сравнения определяют по среднему времени всплытия пузырьков, то есть от аксиальной координаты дефекта до верхнего конца ТВС.

Сущность предлагаемого способа поясняется на чертеже, где приведены аксиальные распределения эффективности натрия (для 1 см³ натрия) для различных по радиусу ТВС быстрого реактора.

Таким образом использование предлагаемого способа позволяет определить помимо факта наступления газовой негерметичности и область активной зоны, где расположена дефектная ТВС, то есть в существенной мере повысить информативность известных ранее решений. Предлагаемое решение позволяет не только определить факт нарушения целостности оболочки твэлов газовую негерметичность но и с определенной достоверностью определить ТВС или часть активной зоны, где расположена ТВС с дефектной оболочкой.

Сущность изобретения: измеряют импульсы нейтронного потока в характерных частотах: 1-50 Гц и 100-5000 Гц и по их совпадению во времени фиксируют факт наступления газовой негерметичности. Дополнительно измеряют число данных импульсов, время их существования, знак первоначально введенной реактивности и характер ее изменения по времени. Сравнивают измеренные величины реактивности с рассчитанными заранее с помощью внешнего вычислительного устройства, причем участок сравнения определяют по среднему времени прохождения импульса. Рассчитанные аксиальные распределения реактивности от пузырьков газа по длине ТВС позволяют при сравнении с измеренными значениями реактивности определить радиальную область, в которой находится дефектная ТВС. 1 ил.

Способ определения газовой негерметичности твэла ядерного реактора на быстрых нейтронах, включающий измерение импульсов нейтронного потока в диапазоне частот от 1 до 50 Гц и в диапазоне от 100 до 5000 Гц и по совпадению этих импульсов во времени определение факта наступления газовой негерметичности, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения радиуса активной зоны, где расположена дефектная ТВС, дополнительно фиксируют количество данных импульсов, время прохождения каждого импульса, знак первоначально внесенной реактивности и характер изменения реактивности во времени от начала ее появления до момента ее исчезнования, сравнивают данные параметры с аналогичными характеристиками нейтронного импульса, рассчитанными предварительно, и определяют место дефекта, причем участок сравнения определяют по среднему времени прохождения импульсов нейтронного потока.