СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБОЛОЧЕК ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Полезная модель относится к ядерной энергетике, в частности, к системам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (СКГО) канального ядерного реактора и может быть использована при решении ряда практических вопросов эксплуатации ядерного реактора.
16
16
0
16
1
16
16
16
В уровне техники обнаружено одно техническое решение, взятое в качестве ближайшего аналога, - это система контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) (Н.А.Доллежаль, И.Я.Емельянов «Канальный энергетический реактор», Москва, Атомиздат 1980 г., с.146-148). Система контроля герметичности оболочек предназначена для обнаружения канала с увеличенной активностью пароводяной смеси и получения сведений о характере нарушения герметичности оболочек твэлов по соотношению активности короткоживущих и долгоживущих продуктов деления. Эта система позволяет осуществлять оценочно контроль наличия расхода теплоносителя, который основан на косвенном методе контроля содержания радиоактивного азота (N), образующегося под действием нейтронного облучения теплоносителя в следствие (n, p) реакции О+n=N+р. Количество N пропорционально количеству облученного О, т.е. пропорционально количеству теплоносителя, прошедшему через пароводяные коммуникации или же пропорционально расходу теплоносителя через технологический канал. При наличии в канале преимущественно только паровой фазы, что имеет место при существенном снижении расхода, интенсивность γ-излучения N резко падает. Конструктивно СКГО выполнена следующим образом: восемь сдвоенных коллиматоров с блоками детектирования γ-излучения
16
устанавливаются на тележках и с помощью системы перемещения передвигаются в восьми коробах, расположенных вдоль вертикальных рядов трубопроводов пароводяных коммуникаций топливных каналов. С каждой стороны короба распложено до 120 трубопроводов. Коллимационные отверстия направлены в противоположные стороны и разделены свинцовой перегородкой, и поэтому каждый детектор (их по 2 на каждой тележке) может контролировать по одному ряду трубопроводов. Коллимационные отверстия расположены таким образом и имеют такую конфигурацию, что при движении детектора вдоль рядов трубопроводов на кристалл одного из блоков детектирования попадают γ-кванты только от трубопровода, против которого находится в данный момент отверстие коллиматора. Сигналы с блоков детектирования по высокочастотным кабелям попадают на сигнально-измерительную аппаратуру, которая вырабатывает сигнал пропорциональный интенсивности γ-излучения, основным источником которого являются ядра N, что позволяет качественно оценивать о наличии расхода теплоносителя.
Недостатком ближайшего аналога является невозможность выявления наличия расхода теплоносителя на уровнях тепловой мощности ядерного реактора менее 700 МВт, поскольку полезный сигнал γ-излучения невозможно на этих режимах отделить от фонового шума.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет возможности выявления наличия расхода теплоносителя на уровнях тепловой мощности ядерного реактора менее 700 МВт.
Сущность полезной модели состоит в том, что в системе контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов, содержащей движущуюся тележку, снабженную детекторами γ-излучения, электрически связанными с сигнально-измерительной аппаратурой, включающей усилитель, амплитудный преобразователь электрического сигнала и показывающий прибор, предложено, систему дополнительно снабдить
электрической цепочкой, подсоединенной непосредственно к выходу детектора, состоящей из усилителя, амплитудного анализатора и устройства обработки и отображения информации.
16
Предложенная полезная модель проиллюстрирована на фиг.1 структурной схемой СКГО с дополнениями, сделанными авторами полезной модели. Конструктивно заявляемое СКГО выглядит следующим образом. На тележке 1, двигающейся вдоль рядов пароводяных коммуникаций технологических каналов 2 установлены коллимационные детекторы 3. Сигналы от детектора 3 поступают по высокочастотным кабелям на усилитель 4. Усиленный сигнал поступает на амплитудные преобразователи электрического сигнала верхнего уровня 5 и нижнего уровня 6. С амплитудных преобразователей 5 и 6 сигнал поступает на измеритель скорости счета 7, и, затем, на показывающий прибор 10. Сигналы с амплитудного преобразователя 5, через умножитель сигнала 8, и сигнал с амплитудного преобразователя 6 поступают на разностный измеритель скорости счета 9, используемый для определения герметичности оболочек тепловыделяющих элементов. Поскольку сигнал линейного измерителя скорости счета 7 пропорционален γ-излучению N, то по величине сигнала (большой или маленький) оператор 14 определяет наличие расхода теплоносителя на уровнях тепловой мощности реактора от 700 до 3200 МВт. Кроме того, сигналы с детектора 3 поступают по высокочастотным кабелям на усилитель 11. Усиленный сигнал поступает на многоканальный амплитудный анализатор 12, в котором полученный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код. Далее цифровой сигнал поступает на устройство обработки и отображения информации 13 - компьютер со специальным программным обеспечением, после чего оператор 14 выдает заключение о наличии расхода теплоносителя на любом уровне тепловой мощности реактора.
Работа системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов канального ядерного реактора в режиме контроля наличия
16
расхода теплоносителя заключается в следующем. Оператор останавливает тележку 1 напротив пароводяной коммуникации технологического канала 2, в котором необходимо определить наличие или отсутствие расхода теплоносителя, и регистрирует γ-излучение, с помощью детектора 3. Полученный сигнал поступает на усилитель 11, где усиливается и поступает в многоканальный амплитудный анализатор 12, в котором полученный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код и группируется в зависимости от энергии сигнала по 2 048 энергетическим линиям. Далее цифровой сигнал поступает на устройство обработки и отображения информации 13, где полученная зависимость количества γ-квантов от номера энергетической линии преобразуется в зависимость количества γ-квантов от энергии, т.е. спектр излучения теплоносителя. Затем, оператор производит анализ полученного спектра. Варианты получаемых спектров представлены на фиг.2. Наличие в измеренном спектре 15 характерного пика в районе энергии 5,1 МэВ соответствует энергии γ-квантов, испускаемых N, т.е. свидетельствует о наличие расхода теплоносителя в технологическом канале. Отсутствие на измеренном спектре 16 характерного пика в районе энергии 5,1 МэВ соответствует энергии γ-квантов от пароводяной коммуникации канала с расходом теплоносителя близким к нулю.
Использование предложенной системы контроля позволяет регистрировать спектры γ-излучения теплоносителя и по их виду определять наличие или отсутствие расхода теплоносителя в технологическом канале при работе реактора на уровнях тепловой мощности ниже 700 МВт.