СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОПЛИВНОГО СТОЛБА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ контроля топливного столба тепловыделяющего элемента ядерного реактора, включающий протягивание тепловыделяющего элемента в линейном направлении через блоки детектирования, измерение и расчет результатов контроля, отличающийся тем, что протягивание твэла в линейном направлении через блоки детектирования производится со строго постоянной, управляемой по координате положения твэла на механизме перемещения скоростью, измерение заключается в регистрации собственного гамма-излучения топливного столба твэла и накоплении интегралов скоростей счета в выбранных областях энергетического спектра с периодом опроса, достаточным для выполнения 5-6 отсчетов при прохождении таблетки топливного столба через коллиматор блока детектирования, формировании в памяти компьютера массивов интегралов скоростей счета в двух энергетических областях спектра под аналитическим пиком от урана-235 с энергией в диапазоне 150-240 кэВ и в области более высоких энергий в диапазоне 240-330 кэВ, при этом измерение осуществляют измерительными трактами, каждый из которых состоит из сцинтилляционного блока детектирования, подключенного к многоканальному анализатору спектра, расчет результатов контроля заключается в преобразовании сформированных массивов интегралов скоростей счета в массивы профилей обогащения измерительных трактов в соответствии с формулой учета вклада дочерних продуктов распада урана-238:
i
i
i
N=N1-kf·N2,
i
где N - элемент массива профиля обогащения измерительного тракта, имп.;
i
N1 - элемент массива интегралов скоростей счета под пиком от урана-235, имп.;
kf - спектральный коэффициент, определяемый по методу наименьших квадратов в процессе обработки результатов измерений образцов твэлов с различной степенью нарушения радиационного равновесия;
i
N2 - элемент массива интегралов скоростей счета в диапазоне энергий 240-330 кэВ, имп.,
предварительной фильтрации массивов профилей обогащения измерительных трактов усредняющим фильтром, поиске границ профилей обогащения по уровню и нахождении координат середин профилей обогащения в каждом измерительном тракте, выравнивании всех массивов профилей обогащения относительно первого измерительного тракта с учетом найденных координат середин профилей обогащения, суммировании выровненных массивов профилей обогащения измерительных трактов и построении массива общего профиля обогащения топливного столба твэла, цифровом дифференцировании массива общего профиля обогащения и получении дифференциального профиля обогащения для нахождения координат центроид пиков, являющихся границами зон топливного столба твэла, расчете длин зон топливного столба твэла и определении их местоположения, определении обогащения в зонах топливного столба твэла по формуле
j
i
α=ka·(ΣN/n)+kb,
j
где α - обогащение в j-ой зоне топливного столба, % абс.;
ka - коэффициент функции преобразования, % абс./имп.;
i
ΣN - сумма элементов массива общего профиля обогащения в j-ой зоне топливного столба, имп.;
n - количество элементов массива в границах j-ой зоны топливного столба;
kb - коэффициент функции преобразования, % абс.,
осуществлении поиска локальных отклонений общего профиля обогащения внутри границ зон топливного столба твэла, превышающих установленные в соответствии с градуировочной зависимостью значения, выявлении топливных таблеток с отклонением обогащения от заданной величины и определении их местоположения в топливном столбе твэла, при этом расчет результатов контроля производят с учетом наличия несплошностей в топливном столбе твэла в виде зазоров и сколов, а коррекцию результатов контроля осуществляют в соответствии с эмпирической зависимостью, полученной измерением известного обогащения на стандартных образцах твэла, в топливном столбе которых имеются зазоры и сколы известной величины, управление скоростью протягивания твэла через блоки детектирования производят по координате положения твэла на механизме перемещения, осуществляя подстройку скорости протягивания твэла пропорционально разности измеренной и заданной на момент измерения координаты положения твэла, контроль топливного столба твэлов выполняют в режиме конвейера протягиванием твэлов через блоки детектирования, расположенные на механизме перемещения, один за другим на дистанции, достаточной для выполнения расчета параметров контроля и разбраковки, при этом обработку массивов интегралов скоростей счета, полученных при измерении и помещенных в массивы в оперативной памяти компьютера, каждый из которых соответствует определенному твэлу, и разбраковку каждого из предыдущих твэлов по результатам контроля выполняют одновременно с процессом измерения следующего твэла.
2. Устройство контроля топливного столба тепловыделяющего элемента ядерного реактора, содержащее механизм перемещения для протягивания твэлов в линейном направлении, блоки детектирования собственного гамма-излучения топливного столба твэла с проходными отверстиями и втулочными коллиматорами, размещенные в защитных контейнерах и последовательно установленные на механизме перемещения, систему обработки информации и управления, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено устройством контроля сплошности, содержащим компьютер, в состав которого входит модуль ввода и адаптер локальной сети, механизм перемещения снабжен контроллером управления, содержащим модули ввода и вывода, четырьмя блоками электропривода на базе серводвигателя с управляемой по координате положения твэла скоростью протягивания, оснащенными роликами привода твэла, прижимами и датчиками линейного перемещения с измерительными роликами, пятью фотоэлектрическими датчиками положения твэла на механизме перемещения, тридцать два блока детектирования собственного гамма-излучения топливного столба твэла выполнены на базе сцинтилляционного кристалла NaI(Tl) с проходным отверстием и двумя втулочными вольфрамовыми коллиматорами с толщиной стенки 1,5-2,0 мм и шириной "окна" регистрации гамма-излучения размером 24-25 мм каждый, размещены в защитных контейнерах из сплава вольфрама и установлены последовательно на механизме перемещения вдоль линейной траектории протягивания тепловыделяющего элемента, система обработки информации и управления содержит компьютер, в состав которого входит модуль ввода и адаптер локальной сети, коммутатор локальной сети, тридцать два многоканальных анализатора спектра, установленных в двух компьютерах спектрометров, снабженных адаптерами локальной сети, при этом выходы блоков детектирования собственного гамма-излучения топливного столба твэла соединены с входами многоканальных анализаторов спектра, коммутатор локальной сети соединен с контроллером управления механизмом перемещения, с адаптером локальной сети компьютера системы обработки информации и управления и с адаптерами локальной сети компьютеров спектрометров, с адаптером локальной сети компьютера устройства контроля сплошности, выход третьего фотоэлектрического датчика положения твэла соединен с входом модуля ввода, установленного в компьютере системы обработки информации и управления, выходы фотоэлектрических датчиков положения соединены с входами модуля ввода, установленного в контроллере управления механизмом перемещения, выходы датчиков линейного перемещения соединены с входами модуля ввода, установленного в контроллере управления механизмом перемещения, серводвигатели соединены с блоками электропривода, соединенными с контроллером управления механизмом перемещения, выходы первого и второго датчиков положения соединены с модулем ввода компьютера устройства контроля сплошности, выходы первого и второго датчиков линейного перемещения соединены с входами модуля ввода компьютера устройства контроля сплошности.