Способ комплексного обследования блока защитных труб ядерного реактора и устройства для его осуществления
METHOD FOR A COMPREHENSIVE EXAMINATION OF A BLOCK OF PROTECTIVE TUBES OF A NUCLEAR REACTOR AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к измерительной технике в области атомной энергетики, в частности к способу и устройствам для проведения контроля внутрикорпусных устройств реактора типа ВВЭР снаружи. Данная группа изобретений предназначена для проведения автоматизированного дистанционного контроля основного металла и сварных соединений блока защитных труб (БЗТ) реактора методом визуального и измерительного контроля с использованием телевизионных средств в период, предшествующий эксплуатации, и в период планового предупредительного ремонта.
Объектами контроля БЗТ являются:
- основной металл шпоночных поверхностей, контактных поверхностей опорного бурта, в том числе выполняется измерение износа шпонок;
- сварное соединение обечаек опорной части между собой;
- сварное соединение приварки обечайки опорной к плите средней;
- сварные соединения приварки шпонок к обечайке;
- поверхности решетки нижней, сопрягаемые с головками ТВС;
- сварное соединение приварки конической обечайки к обечайке цилиндрической;
- сварное соединение приварки конической обечайки к обечайке решетки;
- сварное соединение приварки плиты нижней к обечайке;
- сварное соединение приварки плиты средней к верхней обечайке полукорпуса;
- поверхности шпоночных пазов, контактирующих со шпонками средней обечайки ШВК, в том числе выполняется измерение износа шпоночных пазов.
Контроль основного металла и сварных соединений БЗТ необходимо проводить с целью получения данных о состоянии металла контролируемых участков при вводе реакторной установки в эксплуатацию и при периодическом контроле в процессе эксплуатации АЭС.БЗТ обеспечивает размещение и защиту от динамического потока теплоносителя органов регулирования и сборок внутриреакторных детекторов.
Известно устройство комплексного обследования элементов системы управления и защиты ядерного реактора по патенту RU2282261, содержащее телевизионную камеру, осветитель, средство перемещения телевизионной камеры, системный блок персонального компьютера, видеомонитор, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными телевизионными камерами и осветителями, механическими узлами поворота телевизионных камер и осветителей в вертикальной и горизонтальной плоскостях, однокоординатными поворотными устройствами, системой управления фокусом и масштабом объективов телевизионной камеры, системой управления световым потоком осветителей, П-образной приборной рамой. Способ обследования заключается в наведении с помощью поворотных устройств телевизионных камер и осветителей на исследуемый участок стержня и снятие показаний, стержень также имеет возможность свободного вертикального перемещения в воронке направляющей, что в результате дает возможность полного его обследования. Недостатками устройства и способа обследования стержней системы управления и защиты являются сложность сборки и подготовки к работе, необходимость остановки основных технологических операций на время проведения контроля, необходимость перемещения, установки и настройки устройства контроля для каждого контролируемого элемента системы управления и защиты ядерного реактора, что делает данное обследование не эффективным по временным затратам.
Наиболее близкой к заявляемой группе изобретений по решаемой задаче является Устройство контроля внутрикорпусных устройств реактора снаружи по патенту RU157811, содержащее вертикально ориентированную опорную раму и тележку, а также поворотно-наклонную телевизионную камеру, отличающееся тем, что введена поворотная консоль, закрепленная в верхней части тележки, выполненной с возможностью перемещения по вертикальным направляющим опорной рамы, причем поворотно-наклонная телевизионная камера закреплена на конце поворотной консоли. Способ контроля заключается в установке опорной рамы с помощью лебедки над шахтой ревизии реактора, перемещению тележки с поворотно-наклонной телевизионной камерой по направляющим шахты ревизии по заранее определенному пути, что обеспечивает проведения контроля блока защитных труб. Недостатками устройства и способа контроля являются сложность сборки и подготовки к работе, большие размеры, необходимость остановки основных технологических операций на время проведения контроля, необходимость использования полярного крана для проведения контроля, что делает данный контроль не эффективным по временным затратам. Также требуются большие временные и трудовые затраты на демонтаж и дезактивацию оборудования после проведения контроля.
Предлагаемая группа изобретений решает техническую проблему по устранению указанных недостатков, а именно осуществляет комплексное обследование технического состояния элементов системы управления и защиты ядерного реактора в виде блока защитных труб снаружи без остановки основных технологических операций на время проведения контроля, что упрощает и ускоряет процесс контроля.
Технический результат группы изобретений заключается в сокращении сроков процедуры контроля за счет проведения его одновременно с перемещением блока защитных труб (БЗТ) из корпуса реактора в шахту ревизии, а также в упрощении процессов сборки, установки и демонтажа оборудования для проведения контроля, доступности всех объектов при дезактивации, в эксплуатационной надежности оборудования.
Технический результат реализуется за счет следующих приемов и конструктивных особенностей группы изобретений.
Способ комплексного обследования блока защиты труб ядерного реактора, включающий:
- установку на верх шахты ревизии проставки шахты ревизии БЗТ, содержащей не менее двух цапф;
- установку на проставку шахты ревизии БЗТ сверху кольца для контроля внешней цилиндрической поверхности БЗТ;
- закрепление не менее двух опор верхними торцами на кольце;
- закрепление не менее двух опор нижними торцами на цапфах проставки;
- установку планки для контроля днища БЗТ по пути его перемещения в шахту ревизии;
- извлечение БЗТ из корпуса реактора;
- перемещение БЗТ в шахту ревизии;
- снятие показаний с нижней поверхности БЗТ с помощью планки во время перемещения БЗТ из корпуса реактора к шахте ревизии;
- снятие показаний с боковой поверхности БЗТ с помощью кольца во время установки БЗТ в шахту ревизии.
Кольцо для контроля внешней цилиндрической поверхности БЗТ содержит:
- металлическую раму в виде кольца с не менее, чем двумя отсеками, при этом каждый отсек содержит камерный модуль;
- не менее двух опор, закрепленных верхними торцами на кольце;
- не менее двух камерных модулей, при этом модуль содержит металлический короб с одной стенкой из прозрачного защитного стекла, внутри которого размещены телекамера и система осветителей, и на одной из стенок короба размещен герметичный разъем для подключения кабеля, посредством которого камерный модуль подключается к аппаратуре управления через коммутатор.
Планка для контроля днища БЗТ содержит:
- металлическую раму в виде планки с не менее, чем двумя отсеками, при этом каждый отсек содержит камерный модуль;
- не менее двух камерных модулей, при этом модуль содержит металлический короб с одной стенкой в виде прозрачного защитного стекла, внутри которого размещены телекамера и система осветителей, и на одной из стенок короба размещен герметичный разъем для подключения кабеля, посредством которого камерный модуль подключается к аппаратуре управления через коммутатор.
Группа изобретений поясняется чертежами.
На Фиг. 1 представлено схематичное изображение комплексного обследования блока защиты труб (БЗТ) снаружи, где:
1 - блок защитных труб (БЗТ);
2 - боковая поверхность БЗТ;
3 - нижняя поверхность БЗТ;
4 - корпус реактора;
5 - шахта ревизии БЗТ;
6 - проставка шахты ревизии;
7 - цапфа проставки;
8 - планка контроля;
9 - кольцо контроля.
Стрелкой показано направление перемещения БЗТ.
На Фиг. 2 представлено опускание БЗТ в шахту ревизии через кольцо. Стрелкой показано направление перемещения БЗТ.
На Фиг. 3 представлен вид кольца контроля, где:
10 - кольцеобразная металлическая рама;
11 - отсек;
12 - камерный модуль;
13 - опора;
14 - верхний торец опоры;
15 - нижний торец опоры;
16 - коммутатор.
На Фиг. 4 представлен вид планки контроля, где:
17 - прямоугольная металлическая рама;
18 - отсек;
12 - камерный модуль.
На Фиг. 5 вид камерного модуля с телекамерой и осветителями:
19 - металлический короб;
20 - прозрачная стенка;
21 - герметичный разъем;
22 - телекамера;
23 - осветитель.
На Фиг. 5 слева показана передняя стенка камерного модуля, справа -камерный модуль в разрезе и его задняя стенка.
Подготовка к обследованию БЗТ (1) заключается в установке на верхний край проставки шахты ревизии (6), которая в штатном положении установлена над шахтой ревизии БЗТ (5), кольца (9) в виде кольцеобразной металлической рамы (10) с отсеками (11) для камерных модулей (12). Следует сказать, что проставка шахты ревизии (6) устанавливается над шахтой ревизии БЗТ (5) единожды и далее не убирается, а служит для крепления на ней БЗТ (1) при проведении работ с реактором. Камерные модули (12) представляют собой герметичные металлические короба (19), на одной стенке которых имеется прозрачное защитное стекло (20), на другой - герметичный разъем (21) для подключения кабеля, а внутри находится телекамера (22) и осветители (23) в виде светодиодной ленты. Рама (10) состоит из сегментов и быстро собирается сотрудниками вручную в кольцо на верхнем краю проставки шахты (6), крепится к ней и в отсеки (11) теми же сотрудниками устанавливаются камерные модули (12). При этом рама (10) крепится к проставке шахты (6) с помощью опор (13), нижний торец (15) которых устанавливается на цапфы проставки (7), которые расположены на наружной боковой поверхности проставки шахты (6). Опоры (13) представляют собой металлические трубки, верхний торец (14) которых закреплен на кольце (9), а нижний (15) устанавливается на цапфы (7) проставки шахты ревизии (6). Количество опор (13) и цапф (17) должно быть не меньше двух, т.к. иначе они не будут выполнять свою функцию крепления кольца (9) к проставке шахты (6), а также они должны быть расположены напротив друг друга. После установки кольцо (9) остается на проставке (6) шахты ревизии БЗТ (5) на весь срок эксплуатации АЭС. Планка (8) в виде прямоугольной металлической рамы (17) с отсеками (18) для камерных модулей (12) собирается сотрудниками вручную из сегментов и устанавливается до шахты ревизии БЗТ (5), например, на плиту устройства транспортировки шахты внутрикорпусной (УТШ), и таким образом, чтобы края планки (8) были направлены на стены каньона. В отсеки (18) прямоугольной рамы (17) устанавливаются вручную сотрудниками камерные модули (12). Камерные модули (12), установленные в отсеки (11) и (18) соответствующих рам (10) и (17), подключаются к аппаратуре управления через коммутаторы (16), которые служат для уменьшения количества кабелей, идущих к аппаратуре управления. Камерных модулей (12) должно быть установлено не менее двух, чтобы произвести съемку всех поверхностей БЗТ (1). Соответственно и количество отсеков (11) и (18) для камерных модулей (12) должно быть не меньше двух. Таким образом, процесс сборки и подготовки оборудования к обследованию упрощен по сравнению с аналогами. Само оборудование в виде кольца и планки надежно в применении, так как в их конструкции отсутствуют подвижные элементы.
Способ комплексного обследования БЗТ (1) осуществляется следующим образом. БЗТ извлекается из корпуса реактора (4) и перемещается в шахту ревизии БЗТ (5). Во время перемещения БЗТ над планкой (8) с камерными модулями (12) производится съемка нижней поверхности (3) БЗТ. При опускании БЗТ в шахту ревизии (5) он проходит внутри кольца (9) с камерными модулями (12), и производится съемка боковой поверхности (2) БЗТ. Отсеки (11) и (18) для камерных модулей (12) соответственно в планке (8) и кольце (9) расположены таким образом, чтобы обеспечить съемку всех поверхностей БЗТ. При этом операции перемещения БЗТ из корпуса реактора (4) в шахту ревизии БЗТ (5) производятся в любом случае, независимо от необходимости выполнять контроль. Таким образом, комплексное обследование БЗТ не занимает дополнительного времени и не требует выполнения отдельных операций специально для контроля. Результаты съемки хранятся в виде цифровых изображений в энергонезависимой памяти аппаратуры управления. При завершении съемки выполняется анализ полученных изображений, и выдается заключение о результатах контроля.
После проведения обследования производят демонтаж и дезактивацию оборудования. Сначала камерные модули (12) отключаются от аппаратуры управления, затем они извлекаются из кольца (9) и планки (8), планка снимается с плиты УТШ и разбирается вручную. Кольцо (9) находится на проставке (6) шахты ревизии БЗТ (5) весь период эксплуатации энергоблока и в демонтаже, дезактивации не нуждается. Далее проводится дезактивация камерных модулей (12) и сегментов планки (8). Для дезактивации используется штатное оборудование центрального зала АЭС - ультразвуковая ванна. В нее поочередно помещают камерные модули и сегменты планки на определенное время. Демонтаж оборудования прост в исполнении, производится вручную двумя или тремя сотрудниками, не требует использования полярного крана. Дезактивация оборудования при доступности ко всем деталям не занимает много времени.
В результате процедура комплексного обследования БЗТ не занимает дополнительного времени, а подготовка к процедуре обследования по установке оборудования и при завершении обследования при его демонтаже занимают значительно меньше времени, чем в аналогах. Применяемое оборудование для проведения контроля в виде кольца и планки надежно в применении, так как в их конструкции отсутствуют подвижные элементы, что повышает их эксплуатационные характеристики.
Таким образом, достигается технический результат - сокращение сроков процедуры контроля, упрощение процесса сборки, установки и демонтажа оборудования, доступность всех объектов оборудования при дезактивации, эксплуатационная надежность оборудования.
Пример реализации способа контроля
Сборка и испытания устройства для комплексного обследования БЗТ проводились на полномасштабном стенде-имитаторе каньона реактора типа ВВЭР. На верхний край проставки шахты ревизии БЗТ установили смонтированное кольцо из восьми сегментов с восьмью опорами и отсеками для камерных модулей так, что нижние торцы опор встали на восемь цапф проставки. В отсеки для камерных модулей кольца силами двух человек установили 84 камерных модуля, и подключили их к аппаратуре управления через коммутаторы. В это время на плиту УТШ установили планку в виде металлической рамы из трех сегментов с отсеками для камерных модулей таким образом, чтобы края планки были направлены на стены каньона. В отсеки для камерных модулей планки силами этих же двух человек установили 26 камерных модулей, и подключили их к аппаратуре управления через коммутаторы. Стенд-имитатор каньона заполнили водой. Имитатор БЗТ извлекли из имитатора корпуса реактора, пронесли над планкой с камерными модулями и опустили через кольцо с камерными модулями в имитатор шахты ревизии БЗТ. Во время перемещения БЗТ над планкой с камерными модулями была выполнена съемка нижней поверхности БЗТ, а при опускании БЗТ в шахту ревизии внутри кольца с камерными модулями - съемка боковых поверхностей БЗТ. Результаты съемки были сохранены в виде цифровых изображений в энергонезависимой памяти аппаратуры управления. После завершения съемки был выполнен анализ полученных изображений, и выдано заключение о результатах контроля. Таким образом, было проведено комплексное обследование БЗТ одновременно с его перемещением из корпуса реактора в шахту ревизии без дополнительных затрат времени на выполнение обследования, что уменьшило время контроля, а следовательно и время простоя энергоблока, на 14 часов.
После проведения обследования каньон осушается и начинается процедура демонтажа и дезактивации оборудования. Сначала камерные модули отключаются от аппаратуры управления, затем они извлекаются из кольца и планки, планка снимается с плиты УТШ и разбирается вручную в течение 10 минут. Кольцо находится на проставке шахты ревизии весь период эксплуатации энергоблока и в демонтаже и дезактивации не нуждается. Далее проводится дезактивация камерных модулей и сегментов планки.
Для дезактивации использовалась ультразвуковая ванна - это штатное оборудование центральных залов АЭС. В нее поочередно помещали камерные модули и сегменты планки на 10 минут каждый. Одновременно в ультразвуковой ванне находилось 20 камерных модулей или один сегмент планки. Аппаратуру управления обработали спиртом в течение 20 минут. Дезактивацию всего оборудования произвели три человека в течение 1 часа 30 минут.