Топливная сборка охлаждаемого водой ядерного реактора с устройством для ультразвукового контроля топливных стержней Советский патент 1993 года по МПК G21C17/07 

Изобретение относится к устройствам для проверки топливных стержней ядерных реакторов с кипящей водой с использованием ультразвукового датчика, который не требует удаления кожуха, окружающего топливные стержни.

Целью изобретения является создание устройства для проверки сборок топливных стержней реакторов с кипящей водой, в которых доступ к топливным стержням имеется через наконечник этого узла, что позволяет упростить процедуру контроля за

счет проверки топливных стержней без удаления кожуха сборки.

На фиг. 1 показана типовая сборка реактора с кипящей водой; на фиг. 2 - нижняя соединительная пластина и наконечник топливной сборки реактора с кипящей водой, вид снизу; на фиг. 3 - нижняя соединительная пластинчатая решетка, перевернутая тренога и предпочтительное расположение единственной точки поворота; на фиг. 4 - вариант изобретения, в котором щуп проходит через шарнирное соединение, располо00

N3

сл

Јь

СА) О

GJ

женное в этой точке поворота; на фиг. 5 - участок топливной сборки с вставленным щупом; на фиг. 6 - то же, разрез по D-D; на фиг. 7 - вариант щупа.

Топливная сборка 1 реактора с кипящей водой состоит из комплекта топливных стержней 2, верхней соединительной пластины (не показана), нижней соединительной пластины 3 и кожуха 4, а также ряда распорных деталей 5. Топливные стержни заполнены гранулами и установлены в виде квадратных комплектов с помощью нижней и верхней соединительных пластин.

К верхней соединительной пластине приваривается подъемная скоба 6. которая используется для перемещения сборки.

В нижней соединительной пластине 3 выполнены отверстия для торцевых пробок топливных стержней. Поток охлаждающей жидкости направляется через отверстия в нижней соединительной пластине 3, которая распределяет поток теплоносителя в топливной сборке.

Распорные детали 5 обеспечивают одинаковое поперечное расстояние между топ- ливными стержнями 2 и устраняют вибрацию этих стержней.

Наконечник 7 с перевернутой треногой 8 направлен вниз от топливной сборки 1. Нижняя соединительная пластина 3 содержит решетку с малыми отверстиями для размещения торцевых пробок 10й каждого топливного стержня 2 и большие отверстия 11 для пропуска потока охлаждающей воды между топливными стержнями во время работы.

Ультразвуковой щуп вставляется через треногу 8 и затем вводится в любое из больших отверстий 11. Хотя щуп может вставляться во все большие отверстия, фактически требуется только шестнадцать больших отверстий 12, так как щуп может поворачиваться в каждом отверстии 12 для осмотра каждого топливного стержня в окружающих малых отверстиях 9. Как следует из фиг. 2. многие отверстия закрываются крышкой наконечника и перевернутой треногой. Таким образом, в данном изобретении гибкий щуп пропускается через одну поворотную точку или несколько ниже треноги для облегчения доступа к каждому отверстию.

Перевернутая тренога 8 образует три треугольника А. В, С от-юсительно топливных стержней. Треугольники А и В расположены симметрично относительно топливных стержней, а треугольник С - несимметрично.

5

При подаче щупа через одну поворотную точку 13 в треугольнике С или ниже его получается доступ к каждому топливному стержню за счет подачи щупа в любое из

больших отверстий 11 или, предпочтительно, только через несколько отверстий 12 (если щуп поворачивается). Более тогочпри размещении одной поворотной точки 13 по существу в центре или несколько ниже треугольника С доступ в каждое отверстие 11 еще более облегчается. Можно также использовать множество поворотных точек в каждом треугольнике для параллельного проведения многократных проверок.

Для поворота щупа вокруг точки поворота можно использовать различные варианты осуществления изобретения. В первом варианте (фиг. 4) фиксированное шарнир- д ное соединение 14 расположено в поворотной точке 13. Шарнирное соединение 14 включает отверстие 15, через которое пропускается щуп 16 и поворачивается на нижнем конце с помощью рентгеновского

5 сканирующего моста (не показан).

Во втором варианте осуществления щуп устанавливается нижним концом в двухступенчатой гониометрической подставке, которая при повороте вращает щуп вокруг

0 одной поворотной точки. В третьем варианте изобретения щуп размещен в гониометрической подставке, расположенной на поворотном, столе, которая при вращении вызывает поворот щупа вокруг одной пово5 ротной точки. В любой из двух последних вариантов центр вращения подставки должен быть расположен снаружи корпуда подставки, примерно на 9 дюймов выше.

Для получения доступа к отверстиям 11

0 из одной поворотной точки щуп 16 снабжен гибким средним сечением 17, которое позволяет ему изгибаться. Щуп снабжен пуле- видным наконечником 18 для направления щупа в каждое отверстие и для его защиты

5 при контакте с кромкой каждого отверстия

11.,

В предпочтительном примере осуществления датчик Крэуткрэмера используется в качестве активной части щупа 16. хотя могут быть использованы любые другие промышленные ультразвуковые устройства. В щупе 16 может использоваться один датчик, который посылает и принимает ультразвуковые е сигналы, или отдельные передающие и принимающие датчики. Щуп посылает ультразвуковые сигналы, которые вызывают вибрацию наружной оболочки топливного стержня; присутствие воды внутри топливного стержня оказывает влияние на вибра0

цию наружной оболочки топливного стержня, и что более существенно, гасит амплитуду отраженного ультразвукового сигнала.

Для проверки топливных стержней щуп поворачивается до тех пор, пока не будет получен максимальный сигнал. В предпочтительном примере осуществления изобретения обратный ультразвуковой сигнал интегрируется и используется пороговый детектор для определения сигнала соответствующей величины, показывающего, что в топлияном стержне отсутствует вода. Амплитуда возвращенного сигнала должна быть больше заданной пороговой величины для того, чтобы топливный стержень прошел проверку. Затем щуп поворачивается на 90° для проверки следующего топливного стержня и так далее на 360°. С другой стороны, щуп может поворачиваться непрерывно на 360° и во время этого регистрироваться обратный сигнал топливных стержней. Далее щуп перемещается ниже отверстия 11. поворачивается вокруг поворотной точки и т.д., пока не будут проверены все топливные стержни этой сборки.

Щуп выполнен в виде трубчатого тела, допускающего скользящий ввод в отверстия 11 нижней соединительной пластины 3, и таким образом обеспечивается равномерное удаление его от четырех топливных стержней, относящихся к одному отверстию 11. На корпусе щупа установлены два датчика 19 и 20, один из которых (датчик 19) используется в качестве передатчика, а другой (датчик 20) - в качестве приемника. В аксиальном направлении щупа 16 они расположены на расстоянии 40 мм друг над другом и на той же оси симметрии. Датчики установлены в поверхности щупа таким образом, что они не выступают над поверхностью и, следовательно, не мешают введению щупа 16 в отверстие 11.

Щуп 16 вставлен в пространство 21, ограниченное четырьмя топливными стержнями, на такую величину, что нижний датчик 19 расположен над нижними гранулами засыпки топливного стержня. Когда щуп достигает зоны топливного стержня, производится качающий поворот до тех пор, пока не устанавливается наименьшее расстояние между испытательными головками и поверхностью топливного стержня. Это зона анализа устройства, которая может просматриваться с помощью экрана (не .показана). Линия 22, направленнаяотиспы- тательных головок, идет к экрану и графопостроителю, соединенному с экраном, для регистрации результатов. Сигналы датчика

19, которые подаются под углом 45°, воспринимаются приемным датчиком 20, распо- ложенным на расстоянии 40 мм, и анализируются на экране или с помощью графопостроителя, или с помощью того и другого. На фиг. 5 наличие воды между гранулами и внутренней стенкой топливного стержня показано горизонтальными линиями в топливном стержне, расположенном

слева. В этом случае интенсивность поданного ультразвукового сигнала уменьшается (показано точками 23). что затем регистрируется приемной испытательной головкой 20 как наличие воды. Для топливного стержня, показанного справа, сигналы, проникающие через его стенку, не подвергаются ослаблению, что позволяет установить, что стержень исправен. Щуп поворачивается на

90° в каждом случае для проверки трех остальных стержней, и проводится регистрация анализируемой зоны.

Для ускорения процесса проверки щуп снабжается двумя парами испытательных

головок, которые смещены на 180°, или четырьмя парами испытательных головок, смещенных на 90° относительно друг друга. Так, на фиг. 7 показано две пары испытательных головок, смещенных на 180°, что

позволяет одновременно проверять в одном испытательном положении два топливных стержня. Для проверки двух других стержней требуется еще один поворот на 90°. И в этом случае наличие воды показано

в левом топливном стержне, а исправный топливный стержень показан справа.

Данное устройство позволяет отдельно проверять каждый стержень и, таким образом, определять утечку в определенном топливном стержне. Устройство также отличается высокой точностью, причем повторная проверка требуется только в 0.05% по сравнению с 1,5% для указанного способа вакуумного отбора проб.

Формула изобретения

Топливная сборка охлаждаемого водой ядерного реактора с устройством для ультразвукового контроля топливных стержней, содержащая топливные стержни, кожух, нижнюю несущую плиту с отверстиями, причем устройство для контроля содержит уль- тразвуковой щуп с преобразователем для обнаружения воды внутри топливного стержня, отличающаяся тем. что, с целью упрощения процедуры контроля за счет прооерки топливных стержней без удаления кожуха сборки, устройство для ультразвукевого контроля расположено под нижней несущей плитой топливной сборки и выполнено а виде опоры поворота и вращения для направления ультразвукового щупа, ультразвуковой щуп выполнен гибким и с возможностью его поочередного введения через отверстия несущей плиты в ограниченное четырьмя топливными стержнями пространство с возможностью поворота вокруг

своей оси, причем ультразвуковой щуп содержит дополнительный преобразователь, преобразователи расположены один над другим и лежат на одной оси симметрии, при этом один из них служит в качестве передающего контролирующего датчика, а другой - в качестве приемного контролирующего датчика.

Сущность изобретения: топливная сборка содержит квадратный комплект топливных стержней, размещенных в кожухе. Топливные стержни устанавливаются в каждой сборке с помощью верхней и нижней соединительных пластин в виде решеток. Решетки снабжены малыми отверстиями для установки концов топливных стержней и большими отверстиями для прохода теплоносителя. Гибкий ультразвуковой щуп вводится к топливным элементам через наконечник в виде перевернутой треноги, расположенной в нижней части каждой сборки. Для прохода через каждое большое отверстие щуп поворачивается вокруг точки поворота, расположенной в наконечнике или ниже него. Щуп вводится через большие отверстия нижней соединительной пластины и поворачивается вокруг своей оси для проверки каждого из четырех окружающих топливных стержней на наличие воды внутри топливных стержней. Ультразвуковой щуп содержит два расположенных один над другим лежащих на одной оси симметрии преобразователя, один из которых служит в качестве передатчика, а другой - в качестве приемника. Данное устройство позволяет проверять стержни в сборке без удаления ее кожуха. 7 ил. in С

«тЧ/г.У

N)

«о

1825430

Я

22

фцг.5

Фиг. 6

J