СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО УДЕРЖИВАНИЯ ОБОЛОЧКИ
METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING DYNAMIC CONFINEMENT OF ENCLOSURE

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для контроля динамического удерживания удерживающей оболочки, в которой поддерживается повышенное или пониженное давление относительно внешней среды. Также настоящее изобретение относится к оболочке, содержащей такое управляющее устройство для контроля удерживания.
Уровень техники
В ядерной промышленности удерживающую оболочку обычно используют для очистки и/или демонтажа радиоактивного оборудования ядерной установки, например при устаревании оборудования, или закрытия всей установки.
На фиг. 1 изображена удерживающая оболочка 1, известная из уровня техники. Удерживающая оболочка 1 содержит набор виниловых шлюзовых камер, содержащих шлюзовую камеру 2 для входа и выхода персонала, шлюзовую камеру 3 для ввода и вывода материалов и шлюзовую камеру 4 для процедур. Именно в последней шлюзовой камере 4 выполняются операции очистки и/или демонтажа загрязненного оборудования по меньшей мере одним оператором.
Каждая их первых двух шлюзовых камер 2, 3 имеет доступ к внешней среде и прямой доступ к шлюзовой камере 4 для процедур. Эти две шлюзовые камеры 2, 3 не сообщаются друг с другом, так как первая шлюзовая камера 2 предназначена исключительно для персонала, а вторая шлюзовая камера 3 предназначена исключительно для удаления материалов, образованных, например, в результате демонтажа радиоактивного оборудования.
Каждая шлюзовая камера 2-4 обычно выполнена в форме металлической конструкции с гибкими виниловыми стенками. Доступ к шлюзовым камерам 2-4 обеспечивается через две виниловые панели 5.
Эти виниловые стенки предотвращают попадание загрязненных веществ во внешнюю среду во время операций очистки.
В такой удерживающей оболочке 1, предназначенной для операций демонтажа и/или очистки, поддерживают пониженное давление относительно внешней среды, в которой расположена эта оболочка, посредством системы вентиляции, которая может быть автономной или подсоединенной к сети, расположенной во внешней среде.
Вентиляция шлюзовых камер 2, 3 для ввода/вывода материалов и персонала осуществляется посредством перемещения воздуха. Только шлюзовая камера для процедур 4 выполнена с возможностью принудительной откачки воздуха (не показано).
Во время операций демонтажа и/или очистки воздух, проходящий через шлюзовую камеру 4 для процедур, отбирают посредством вентилятора, перед которым расположены высокоэффективные воздушные фильтры (НЕРА фильтры), выполненные с возможностью удержания частиц, содержащихся в отбираемом таким образом воздухе.
Создание пониженного давления обеспечивает возможность удерживания и всасывания загрязненной пыли, образованной, например, во время демонтажа радиоактивного оборудования.
Безопасность операций зависит от сочетания статического удерживания (воздухонепроницаемость стенок) удерживающой оболочки и динамического удерживания (вентиляции), обеспечивающего поддержание в оболочке пониженного давления.
Управление по ядерной безопасности Франции (ASN) рекомендует поддержание в удерживающей оболочке пониженного давления посредством поддержания разности давлений в пределах от -40 Па до -80 Па относительно внешней среды.
Традиционно, пониженное давление измеряют в начале каждой рабочей смены, однако таким образом невозможно с уверенностью сделать вывод о поддержании этого уровня пониженного давления на протяжении операции очистки и/или операции демонтажа загрязненного материала.
В частности, это пониженное давление может, например, внезапно изменяться в результате нарушения статического удерживания или, альтернативно, в результате засорения системы фильтрации, что приводит к снижению расхода выходного потока газа.
В этом случае значение пониженного давления выходит за пределы рекомендованных значений, что приводит к необходимости остановки работы по очистке и/или демонтажу до восстановления требуемого пониженного давления.
Следовательно, такие остановки работ приводят к дополнительным затратам и значительному продлению сроков, что несовместимо с экономическими требованиями вовлеченных компаний.
Альтернативно, существуют удерживающие оболочки, требующие создания повышенного давления для удержания пыли за пределами такой оболочки. Поддержание повышенного давления позволяет поддерживать безопасную атмосферу внутри оболочки, а именно атмосферу, лишенную типов пыли, способных затруднять операции, осуществляемые в этой оболочке.
Безопасность операций зависит от сочетания статического удерживания (воздухонепроницаемость стенок) удерживающей оболочки и динамического удерживания (вентиляции), обеспечивающего поддержание в оболочке повышенного давления.
Задача настоящего изобретения заключается в устранении этих различных недостатков посредством создания способа и устройства для контроля удерживания оболочкой, в которой поддерживается пониженное или повышенное давление относительно внешней среды, в которой расположена оболочка, имеющая простую конструкцию и способ функционирования, а также обеспечивающая безопасность этих операций.
Другая задача настоящего изобретения заключается в создании способа и устройства для контроля динамического удерживания оболочкой, обеспечивающих непрерывный контроль за качеством динамического удерживания этой оболочкой.
В остальной части этого документа термином "удерживание" обозначено динамическое удерживание или удержание. Термином "оболочка" обозначено пространство удерживания.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В связи с этим, изобретение относится к способу контроля удерживания оболочкой, содержащей стенки, отделяющие внутренний объем от внешней среды за пределами указанной оболочки, при этом обеспечено непрерывное поддержание разности давлений (ΔP) между внутренним объемом оболочки и указанной внешней средой.
В соответствии с изобретением
ref
- оболочка содержит отверстие в одной из стенок, обеспечивающее сообщение по текучей среде между указанным внутренним объемом и указанной внешней средой, причем указанное отверстие выполнено с возможностью прохождения через него потока газа со скоростью (V), по меньшей мере равной опорному значению скорости V, под воздействием указанной разности давлений (ΔP), при этом согласно способу выполняют следующие этапы:
reference
- измеряют скорость (V) указанного потока газа через заранее установленные интервалы времени или непрерывно, при этом значение скорости (V) сравнивают с опорным значением скорости V,
reference
- при снижении значения скорости (V) ниже опорного значения скорости V подают по меньшей мере один сигнал тревоги.
Следовательно, этот способ контроля содержит этап контроля в течение длительного времени скорости потока газа, поступающего в оболочку, когда в оболочке поддерживается пониженное давление относительно внешней среды, или выходящего из оболочки, когда в ней поддерживается повышенное давление относительно внешней среды, посредством измерения скорости этого потока газа непрерывно или через заранее установленные интервалы времени, например, периодически.
Преимущественно, это измерение скорости осуществляется в отверстии, имеющем заранее установленные размеры. Скорость потока газа, поступающего в удерживающую оболочку или выходящего из нее через отверстие, непосредственно связана с расходом (Q) откачиваемого потока газа или, соответственно, вводимого потока, или расхода, газа системы вентиляции, обеспечивающей вентиляцию этой оболочки.
Например, поток газа, входящий в удерживающую оболочку или выходящий из нее, представляет собой воздух или инертный газ.
Способ контроля удерживания оболочкой, в которой поддерживается повышенное давление относительно внешней среды, посредством измерения простого параметра во время выполнения операций демонтажа и/или очистки обеспечивает возможность гарантии качества удерживания и исключения риска загрязнения среды, находящейся за пределами оболочки.
Способ контроля удерживания оболочкой, в которой поддерживается повышенное давление относительно внешней среды, посредством измерения простого параметра во время выполнения операций, осуществляемых в пределах оболочки, обеспечивает возможность гарантии качества удерживания и исключения риска загрязнения среды, находящейся за пределами оболочки.
Критерий скорости прост для:
поддержания,
получения,
измерения,
контроля в течение промежутка времени.
Опорное значение скорости:
обеспечивает правильную работу системы удерживания загрязнения,
исключает ограничения, связанные с образованием пониженного давления в оболочке, таким образом уменьшая стоимость проведения работ,
или исключает ограничения, связанные с образованием повышенного давления в оболочке.
В различных конкретных вариантах реализации способа контроля удерживания, каждый из которых имеет свои отличительные преимущества и может быть использован в различных возможных технических сочетаниях:
- указанная разность давлений (ΔP) между внутренним объемом оболочки и указанной внешней средой образована посредством по меньшей мере одной системы вентиляции указанной оболочки.
ref
После определения опорного значения расхода (Q), при котором осуществляется вентиляция указанной оболочки посредством указанной по меньшей мере одной системы вентиляции, осуществляют следующие этапы:
- измеряют расход (Q), при котором осуществляется вентиляция указанной оболочки,
ref
- сравнивают полученное таким образом значение расхода (Q) вентиляционного потока газа с опорным значением расхода (Q) для определения возможного снижения расхода вентиляционного потока газа, и
reference
- при необходимости, расход (Q) вентиляционного потока газа регулируют для образования потока газа, проходящего через указанное отверстие на скорости, по меньшей мере равной указанной опорному значению скорости V.
"Расход вентиляционного потока газа" означает скорость, на которой поток газа, такого как воздух, отбирают или вводят в зависимости от режима работы указанной по меньшей мере одной системы вентиляции (режим откачки или режим впуска).
Расход (Q) вентиляционного потока газа указанной оболочки преимущественно измеряют периодически. Исключительно в качестве примера, расход вентиляционного потока газа измеряют с частотой одно измерение в день, и, более предпочтительно, одно измерение в час.
Например, снижение расхода вентиляционного потока газа может быть обусловлено засорением по меньшей мере на одном этапе фильтрации оболочки.
ref
Опорное значение расхода (Q) вентиляционного потока газа преимущественно записано в блоке памяти.
ref
Альтернативно, при расходе (Q) вентиляционного потока газа указанной оболочки, равном или по существу равном опорному значению расхода (Q), определяют место утечки или утечек в указанном пространстве и устраняют указанную утечку или утечки. Исключительно в качестве примера, определение места утечки или утечек, приводящих к нарушению статического удерживания оболочкой, может быть осуществлено посредством введения индикаторного газа в оболочку и использования по меньшей мере одного анализатора, расположенного за пределами оболочки, для выявления наличия и концентрации индикаторного газа. Предпочтительно, газ, который вводят в оболочку, представляет собой инертный газ.
Указанную по меньшей мере одну систему вентиляции выбирают из группы, содержащей: систему откачки потока газа, систему впуска потока газа и реверсивную систему, выполненную с возможностью переключения между режимом откачки потока газа и режимом впуска потока газа, и сочетания этих элементов.
Разность давлений (ΔР) между внутренним объемом оболочки и указанной внешней средой образована посредством по меньшей мере одного источника подачи потока газа с расходом (Q) входного потока газа.
Исключительно в качестве примера, этот по меньшей мере один источник подачи потока газа содержит по меньшей мере один герметизированный контейнер потока газа. Этот или эти герметизированные контейнеры могут быть подсоединены к питающей цепи, подающей поток газа в оболочку.
Разумеется, при необходимости, возможен впуск одного и более различных потоков газа.
ref
После определения опорного значения расхода (Q) входного потока газа, с которым указанный по меньшей мере один источник подачи подает поток газа в указанную оболочку, осуществляют следующие этапы:
- измеряют расход (Q) входного потока газа указанной оболочки,
ref
- сравнивают полученное таким образом значение расхода (Q) входного потока газа с опорным значением расхода (Q) для определения возможного снижения расхода (Q) входного потока газа, и
reference
- при необходимости, расход (Q) входного потока газа регулируют для образования потока газа, проходящего через указанное отверстие на скорости, по меньшей мере равной указанному опорному значению скорости V.
ref
Преимущественно, при расходе (Q) входного потока газа указанной оболочки, равном или по существу равном опорному значению расхода (Q), определяют место утечки или утечек в указанной оболочке и устраняют указанную утечку или утечки.
reference
Опорное значение скорости V по меньшей мере равно 1 м/с.
Изобретение также относится к устройству для осуществления способа контроля удерживания в соответствии с предыдущим описанием.
В соответствии с изобретением это устройство содержит:
- трубку диаметром D, выполненную с возможностью установки на отверстие стенки указанной оболочки и содержащую невозвратный клапан, выполненный с возможностью закрывания указанной трубки для предотвращения прохождения потока газа изнутри оболочки по направлению к внешней среде при поддержании в указанной оболочке пониженного давления относительно внешней среды, или из внешней среды по направлению к внутреннему объему указанной оболочки, в которой поддерживается повышенное давление относительно внешней среды, и
- средства измерения скорости потока газа, проходящего по указанной трубке.
Например, эти средства измерения скорости представлены тепловым анемометром или лопастным анемометром.
Если анемометр представлен тепловым анемометром, его преимущественно располагают на расстоянии, составляющем по меньшей мере 5 (пять) × D от концов указанной трубки для обеспечения наиболее надежного измерения.
reference
Преимущественно, устройство дополнительно содержит звуковую и/или световую сигнализацию для подачи по меньшей мере одного сигнала тревоги при снижении значения скорости (V), измеренного средствами измерения скорости, ниже порогового значения скорости, такого как опорное значение скорости V.
Преимущественно, так как средства измерения скорости подсоединены к блоку обработки данных, осуществляющему обработку сигнала, подаваемого этими средствами измерения, это или эти сигнализации могут быть подсоединены к блоку обработки данных и выполнены с возможностью управления им. Альтернативно, блок обработки данных самостоятельно подает сигнал тревоги.
Изобретение также относится к оболочке, содержащей по меньшей мере один внутренний объем, отделенный стенками, и по меньшей мере одно устройство для создания пониженного давления или повышенного давления в этом внутреннем объеме оболочки относительно внешней среды, в которой расположена указанная оболочка.
В соответствии с изобретением, оболочка содержит устройство для осуществления способа контроля удерживания в соответствии с предыдущим описанием, установленное на отверстие одной из указанных стенок оболочки, отделяющих указанный внутренний объем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные преимущества, задачи и характерные особенности настоящего изобретения будут понятны из следующего не ограничивающего описания, в котором сделана ссылка на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 схематически изображает удерживающую оболочку, в которой поддерживается пониженное давление относительно внешней среды, известную из уровня техники,
фиг. 2 изображает оболочку, в которой поддерживается пониженное давление в соответствии с одним конкретным вариантом реализации настоящего изобретения, при этом оболочка содержит устройство для контроля воздухонепроницаемости оболочки,
фиг. 3 схематически изображает устройство для контроля воздухонепроницаемости оболочки по фиг. 2.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изначально следует отметить, что фигуры приведены без соблюдения масштаба.
На фиг. 2 изображена оболочка 10, в которой поддерживается пониженное давление относительно внешней среды в соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения.
Эта оболочка 10 содержит металлическую конструкцию, покрытую виниловыми панелями, отделяющими первую шлюзовую камеру 11 для перемещения по меньшей мере одного оператора и вторую шлюзовую камеру 12, выполненную с возможностью проведения операции удаления структурных материалов, образованных в результате очистки и/или демонтажа загрязненных элементов, оборудования или установок. Первая и вторая шлюзовые камеры 11, 12 отделены друг от друга и не сообщаются друг с другом.
3
3
Исключительно в качестве примера, объем первой шлюзовой камеры 11 составляет 5 м, а объем второй шлюзовой камеры 12 составляет 15 м.
3
Этими виниловыми стенками также отделена третья шлюзовая камера 13, также именуемая шлюзовой камерой для процедур, объем которой превышает объем первых двух, например 40 м.
Разумеется, оболочка 10 может иметь различные объемы в зависимости от размера загрязненных элементов, оборудования или установок, которые подлежат обработке.
Именно внутри этой шлюзовой камеры 13 для процедур осуществляют операции демонтажа и/или очистки.
Эта третья шлюзовая камера 13 содержит установку откачки воздуха, обеспечивающую возможность образования пониженного давления в оболочке относительно внешней среды, в которой расположена эта оболочка. В рассматриваемом примере внешняя среда представляет собой зал здания, в котором расположена оболочка 10.
Преимущественно, установка откачки воздуха, выполненная с возможностью отбирания воздуха из третьего объема 13, содержит устройство 14 откачки, такое как вентилятор, выполненное с возможностью регулирования расхода выходного потока газа. Установка также содержит цепь 15 откачки, к которой подключено устройство 14 откачки воздуха, и установку для фильтрации отбираемого воздуха.
Преимущественно, эта цепь 15 откачки также содержит расходомер 16 для точного измерения расхода Q устройства откачки. В качестве примера, этот расходомер 16 содержит анемометр, подсоединенный к блоку обработки данных для расчета расхода выходного потока газа исходя из скорости откачки, измеренной посредством анемометра. Альтернативно, для измерения скорости откачки также может применяться трубка Пито.
Одна из стенок 17 этого третьего объема содержит отверстие, в котором расположена трубка 18. Первый конец 19 этой трубки открыт по направлению внутрь шлюзовой камеры 13 оболочки, а ее другой конец 20 открыт по направлению наружу из оболочки.
Следовательно, посредством этой трубки 18 устанавливается сообщение по текучей среде между внешней средой за пределами оболочки и внутренним объемом этой оболочки. Так как в оболочке поддерживается пониженное давление относительно внешней среды, в этой трубке 18 образуется входной поток воздуха.
Трубка 18 в соответствии с рассматриваемым вариантом реализации изобретения, диаметр которой составляет 100 мм, предпочтительно изготовлена из жесткого пластика, такого как поливинилхлорид (ПВХ), и собрана с виниловой стенкой 17 третьей шлюзовой камеры воздухонепроницаемым способом. Преимущественно, трубка 18 имеет легкий вес для исключения ослабления виниловой стенки 17, на которую она установлена.
Преимущественно, трубка 18 прикреплена к стенке оболочки посредством использования крепежных петель 21, при этом воздухонепроницаемость узла, в этом случае, обеспечивают посредством склеивания, например посредством использования клейкой ленты.
Конец 19 трубки, открытый по направлению внутрь оболочки, предпочтительно содержит невозвратный клапан 22, обеспечивающий возможность прохождения воздуха от внешней среды внутрь оболочки 10, при этом блокируя поток воздуха в другом направлении для предотвращения риска загрязнения за пределами оболочки.
Лопастный анемометр 23 для непрерывного измерения скорости поступающего потока воздуха расположен в этой трубке 18. Преимущественно, ось, вокруг которой лопасти выполнены с возможностью вращения, удерживают параллельной или по существу параллельной относительно линии потока поступающего потока воздуха, проходящего по трубке 18.
Узел подсоединен к блоку обработки 24 сигналов, выполненному с возможностью обработки сигнала, поданного анемометром 23, такому как электронный блок, посредством соединительного элемента 25, такого как кабель.
reference
Электронный блок обеспечивает возможность считывания измеренной скорости и поддержание визуальной и/или звуковой сигнализации 26, подаваемой при снижении измеренного значения скорости ниже заданного значения скорости V, например, равняющегося 1 м/с.
Таким образом, с целью получения удерживающей оболочки 10 в соответствии с предыдущим описанием для осуществления работ демонтажа и/или очистки, выполняют следующие этапы:
- выполняют отверстия с калиброванным диаметром, составляющим 100 мм, также в качестве примера, в стенке оболочки,
reference
- регулируют расход входного потока газа оболочки для получения скорости, по меньшей мере равной 1 м/с, измеряемой на калиброванном отверстии посредством лопастного анемометра, причем эта скорость, составляющая 1 м/с, обозначается как V,
- измеряют расход выходного потока газа оболочки для этой скорости и перепада давления для фильтрации с перепадом давления, компенсирующим засорения фильтра (заданное значение фильтрации).
reference
В общем, в зависимости от размеров отверстия и оболочки, в которой поддерживается пониженное давление, опорное значение скорости V входного или выходного потока газа, используемое для срабатывания сигнализации, будет определено заблаговременно.
6
6
С этой целью и в одном конкретном варианте реализации изобретения в оболочку вводят индикаторный газ. Этот индикаторный газ предпочтительно представляет собой инертный газ, такой как шестифтористая сера (SF) или гелий (Не). Главное преимущество этих индикаторных газов заключается в их высоком уровне химической инертности даже при высоких температурах, а также в свойствах, позволяющих их непрерывное обнаружение в реальном времени посредством масс-спектрометрии в случае гелия и инфракрасного анализа в случае SF.
Этот индикаторный газ вводят в оболочку, например посредством использования вентилятора, прикрепленного к третьей шлюзовой камере 13 и расположенного по ее центру.
Наличие и концентрацию этого индикаторного газа за пределами оболочки 10 выявляют и измеряют посредством по меньшей мере одного анализирующего устройства для различных значений скорости потока газа, такого как воздух, входящего или выходящего через отверстие с определенным диаметром, и при различных условиях эксплуатации этой оболочки.
Полученные таким образом данные сравнивают, и поддерживают наименьшее из этих значений скорости, для этого выявленная концентрация индикаторного газа за пределами оболочки 10 при различных условиях эксплуатации ниже или равна пороговому значению. Это пороговое значение соответствует не принимаемому в расчет перемещению индикаторного газа наружу.
Исключительно в качестве примера различные условия эксплуатации могут быть смоделированы посредством различных ситуаций входа/выхода шлюзовой камеры для процедур, таких как описанные далее.
Ситуация 1: квалифицированный рабочий входит в шлюзовую камеру 11 для входа/выхода персонала и затем в шлюзовую камеру 13 для процедур. Квалифицированный рабочий выходит из шлюзовой камеры 13 для процедур через шлюзовую камеру 11 для входа/выхода персонала, время ожидания составляет 1 минуту для моделирования времени, затрачиваемого на переодевание и выход квалифицированного рабочего за пределы оболочки 10;
Ситуация 2: версия, аналогичная ситуации 1, но ниже по категории. Квалифицированный рабочий непосредственно выходит наружу без одноминутного ожидания в шлюзовой камере для персонала;
Ситуация 3: моделирование ввода материалов в шлюзовую камеру 12 для материалов без материалов, квалифицированный рабочий выходит, квалифицированный рабочий входит в шлюзовую камеру 11 для входа/выхода персонала и затем в шлюзовую камеру 13 для процедур. Моделирование извлечения материалов из шлюзовой камеры 12 для материалов, выход из шлюзовой камеры для процедур через шлюзовую камеру 11 для входа/выхода персонала, время ожидания составляет 1 минуту для моделирования времени, затрачиваемого на переодевание квалифицированного рабочего, затем выход за пределы оболочки 10;
Ситуация 4: вариант ввода/вывода материала ниже по категории без прохождения через шлюзовую камеру 11 для входа/выхода персонала и без одноминутного ожидания;
Ситуация 3': аналогична ситуации 3, но с устройством передвижения материала, таким как тележка или тачка;
Ситуация 4': аналогична ситуации 4, но с тележкой или тачкой;
Ситуация 5: аналогична ситуации 1, но со шлюзовой камерой для материалов;
Ситуация 6: отсутствует моделирование перемещений квалифицированного рабочего, однако виниловые двери между шлюзовой камерой 11 для входа/выхода персонала и шлюзовой камерой 12 для ввода/вывода материалов и затем с внешней средой открыты, на второй фазе – открытие виниловой двери между шлюзовой камерой 13 для процедур и шлюзовой камерой 12 для материалов.
Следует отметить, что ситуации 1 и 3 обычно имеют место на участке, в котором осуществляется контроль.
Преимущество осуществления ситуаций 2, 4, 5 и 6 заключается в проверке других ситуаций, которые, теоретически, имеют более серьезные последствия и возникновение которых вероятно в процессе эксплуатации.