Система контроля корпуса реактора.
REACTOR BODY MONITORING SYSTEM

Изобретение относится к измерительной технике в области атомной энергетики, в частности к устройствам для проведения контроля внутри корпуса реактора типа ВВЭР. Контроль корпуса реактора осуществляют различными методами в зависимости от назначения контроля. Данное изобретение предназначено для комплексного обследования технического состояния корпуса реактора изнутри и включает в себя инструментарий для проведения телевизионно-визуального контроля (ТВК) корпуса и наплавки цилиндрической части корпуса, ультразвукового контроля (УЗК) сварных соединений корпуса и наплавки сварных соединений, а также средства доставки инструментария к месту проведения контроля.
Известно манипулирующее устройство контроля корпуса реактора типа ВВЭР атомной электростанции по патенту HRP20180310. Устройство содержит трехногую опору, устанавливаемую на корпус реактора, поворотный стол с приводом, расположенный в центральной части опоры, телескопическую мачту, соединенную с поворотным столом. Нижняя часть телескопической мачты снабжена поперечной направляющей, по меньшей мере, с одной выдвижной тележкой, где закреплены измерительные зонды, для перемещения в радиальном направлении от центра опоры. Недостатками манипулятора являются сложность сборки и подготовки к работе, большие размеры, а также низкая отказоустойчивость. Низкая отказоустойчивость обусловлена тем, что отказ любого элемента устройства или исчерпание его ресурса приводит к остановке контроля и снятию устройства с корпуса реактора с использованием полярного крана, что значительно увеличивает время контроля и требует кранового времени.
Известно устройство передачи оборудования для контроля внутренней поверхности корпуса ядерного реактора по патенту US 2015332796. Устройство содержит поперечную балку, закрепленную на корпусе ядерного реактора, штангу, закрепленную на балке и расположенную в продольном направлении внутри корпуса, с кронштейном для фиксации управляющего оборудования, рычаг для перемещений управляющего оборудования к внутренней периферийной поверхности корпуса ядерного реактора. Недостатком устройства являются ограничения в передвижении оборудования и, как следствие, контрольных измерений.
Известно устройство для контроля корпуса реактора типа ВВЭР атомной электростанции по патенту GB2533735. Устройство содержит крепежный узел и платформы для перемещения диагностического оборудования для контроля корпуса реактора атомной электростанции. Каждая платформа для перемещения диагностического оборудования может совершать подъемное движение вверх-вниз и плоское вращательное движение вокруг крепежного узла. К крепежному узлу одновременно может крепиться несколько платформ, оснащенных различным оборудованием, что позволяет проводить одновременный контроль разных частей корпуса реактора. Недостатками данного устройства являются сложность сборки и подготовки к работе, большие размеры, большие временные и трудовые затраты на дезактивацию установки после проведения контроля.
Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сути является установка для неразрушающего контроля ядерных реакторов по патенту RU 2040052. Установка содержит подвижную раму и сканирующее устройство, закрепленное на раме с возможностью вертикального перемещения и снабженное измерительными элементами. Рама выполнена в виде Г-образной трубчатой пространственной конструкции, а сканирующее устройство в виде оболочки с положительной плавучестью, содержащей вертикальную турель, зубчатое колесо с закрепленными на них силовыми цилиндрами с измерительными элементами и лазерное устройство, ориентированное вертикально вверх. Механизмы перемещения Г-образной трубчатой конструкции снабжены электродвигателями с энкодерами. Недостатками установки являются сложность сборки, наличие большого количества механизмов и датчиков, что отрицательно влияет на надежность, ремонтопригодность и отказоустойчивость, а также отсутствие на фланце корпуса реактора защитного заграждения, обеспечивающего безопасность персонала при нахождении вблизи открытого корпуса реактора.
Предлагаемое изобретение решает техническую проблему по устранению указанных недостатков, а именно осуществляет комплексное обследование технического состояния корпуса реактора изнутри, повышает эффективность процесса контроля за счет уменьшения сроков процедуры контроля, точности измерений, упрощения процессов подготовки системы к работе и дезактивации после проведения контроля, повышения отказоустойчивости, предусмотрены меры по безопасности проводимых работ обслуживающим персоналом.
Технический результат изобретения заключается в уменьшении сроков процедуры контроля корпуса реактора изнутри средствами ТВК (телевизионно-визуальный контроль) и УЗК (ультразвуковой контроль), точности измерений и безопасности их проведения персоналом за счет упрощения сборки, установки и демонтажа, возможности одновременного контроля корпуса реактора разным оборудованием, доставки оборудования ко всем измеряемым поверхностям, доступности всех объектов при дезактивации, повышения отказоустойчивости, размещения защитного ограждения на фланце корпуса реактора.
Технический результат реализуется за счет следующих конструктивных особенностей системы контроля корпуса реактора изнутри, содержащей раму, которая может перемещаться по периметру верхнего фланца корпуса реактора, диагностическое оборудование, электродвигатели с энкодерами. Отличительной особенностью системы контроля является то, что она содержит металлическую дорогу, размещенную на верхнем фланце корпуса реактора, верхние модули кругового перемещения, размещенные на металлической дороге и имеющие электродвигатели с энкодером, раму, выполненную в виде фермы и закрепленную на верхнем модуле кругового перемещения, независимые модули контроля различного назначения в качестве диагностического оборудования. Модуль контроля для ультразвукового контроля размещен на ферме в универсальной каретке, модуль контроля для телевизионно-визуального контроля размещен на той же или другой ферме в другой универсальной каретке. Система содержит также нижние модули кругового перемещения, размещенные на ферме. На верхнем фланце корпуса реактора закреплено защитное ограждение для безопасности персонала.
Система контроля корпуса реактора изнутри включает два вида контроля, физически разделенных на телевизионно-визуальный контроль корпуса и наплавки цилиндрической части корпуса, и также на ультразвуковой контроль сварных соединений корпуса и наплавки на сварные соединения корпуса.
Так, в систему контроля входят:
- ферма одна или больше для размещения диагностического оборудования в универсальных каретках для ультразвукового контроля (УЗК) и для телевизионно-визуального контроля (ТВК) корпуса реактора изнутри, которые при помощи электродвигателя с энкодером могут перемещаться по ферме по вертикали при измерениях, ферма имеет прямой контур;
- металлическая рельсовая дорога для перемещения фермы или ферм в горизонтальной плоскости по окружности корпуса ректора, размещенная на верхнем фланце реактора;
- верхние модули кругового перемещения размещены на металлической дороге и скреплены с верхними концами ферм, имеют электродвигатели с энкодером для перемещения ферм по окружности корпуса ректора;
- нижние модули кругового перемещения размещены на концах вертикальных частей ферм, поддерживают фермы в вертикальном положении при их перемещении по окружности корпуса ректора;
- модули контроля в виде датчиков, предназначенных для проведения ТВК и УЗК корпуса реактора изнутри;
- защитное ограждение.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 представлено схематичное изображение системы контроля корпуса реактора изнутри, где:
1 - корпус реактора;
2 - патрубок реактора;
3 - фланец корпуса реактора;
4 - металлическая рельсовая дорога;
5 - верхний модуль кругового перемещения;
6 - нижний модуль кругового перемещения;
7 - ферма;
8 - универсальная каретка для размещения модулей контроля;
9 - модуль контроля ТВК;
10 - модуль контроля УЗК;
11 - электродвигатель с энкодером;
12 - защитное ограждение.
На Фиг. 2 представлен вид сверху в варианте, когда используются две фермы для контроля корпуса.
Система контроля корпуса реактора изнутри собирается и работает следующим образом. На фланец (3) корпуса реактора (1) монтируется металлическая рельсовая дорога (4) с защитным ограждением (12). По металлической дороге будут перемещаться верхние модули кругового перемещения (5) с помощью установленных на них электродвигателей с энкодером (11). Параллельно производится сборка ферм (7). Фермы состоят из частей длиной около 2 метров, и собираются вручную. Каждый комплект для сборки фермы содержит в себе часть с нижним модулем кругового перемещения (6). Каждая часть фермы оснащена быстроразъемным соединением для соединения друг с другом. Далее на смонтированную дорогу устанавливаются фермы (7) с модулями кругового перемещения (5). На каждую ферму устанавливаются универсальные каретки (8). На универсальные каретки устанавливаются модули контроля ТВК (9) или УЗК (10). В процессе контроля перемещение модуля контроля по горизонтали осуществляется с помощью верхнего модуля кругового перемещения и, как следствие, фермы. Перемещение по вертикали осуществляется с помощью универсальной каретки, оснащенной электродвигателем, которая перемещается по ферме вверх и вниз. Далее начинается контроль. В процессе проведения контроля отказ любого элемента системы или исчерпание его ресурса не приводит к остановке контроля, т.к. элемент системы легко демонтировать и заменить вручную, не останавливая процесс проведения контроля. Демонтаж системы контроля корпуса реактора производится в обратном порядке, а именно: сначала извлекаются модули УЗК (9) и ТВК (10), затем с ферм (7) снимаются универсальные каретки (8), извлекаются фермы (7) с модулями кругового перемещения (5), после чего снимается металлическая рельсовая дорога (4) вместе с защитным ограждением (12). Фермы и металлическая рельсовая дорога с защитным ограждением разбираются вручную.
Конструкция системы контроля корпуса реактора изнутри, которая легко собирается/разбирается и устанавливается на корпусе реактора, а оборудование для проведения различного контроля размещается в универсальных каретках на отдельных фермах, при этом фермы могут перемещаться в горизонтальной плоскости, а каретки перемещаются по вертикали вдоль ферм, позволяет проводить два вида контроля, физически разделенных на телевизионно-визуальный контроль корпуса и наплавки цилиндрической части корпуса, и на ультразвуковой контроль сварных соединений корпуса и наплавки на сварные соединения корпуса, что значительно сокращает время проведения процедуры контроля и повышает точность измерений за счет близкого расположения оборудования для контроля к поверхности корпуса реактора изнутри при свободном перемещении по всей поверхности корпуса. В результате всей совокупностью существенных признаков процесс контроля корпуса реактора изнутри упрощен, точность обнаружения дефектов улучшена, скорость обнаружения увеличена, повышена отказоустойчивость за счет возможности замены модулей без извлечения ферм и, таким образом, достигается технический результат и значимый экономический эффект. Кроме того, предусмотрена безопасность работы персонала благодаря защитному ограждению. Эффективность контроля от применяемого способа повышается по многим показателям, представленным выше.
Пример реализации изобретения.
Сборка и испытания системы контроля корпуса реактора изнутри проводились на полномасштабном стенде - имитаторе корпуса реактора типа ВВЭР. На верхний фланец корпуса установили смонтированную металлическую рельсовую дорогу из девяти сегментов с ограждением для безопасности персонала. Силами двух человек выполнили сборку двух ферм из шести сегментов каждая с верхними и нижними модулями кругового перемещения. На смонтированную дорогу установили собранные фермы вдоль стенок корпуса реактора изнутри. На ферму установили универсальную каретку, в которой разместили модуль контроля с оборудованием для УЗК. На другую ферму установили универсальную каретку, в которой разместили модуль контроля с оборудованием для ТВК. После установки ферм начался одновременно телевизионно-визуальный контроль корпуса и наплавки цилиндрической части корпуса, а также ультразвуковой контроль сварных соединений корпуса и наплавки на сварные соединения корпуса. Измерения на фермах производятся оборудованием ТВК и УЗК, размещенным в универсальных каретках, которые перемещаются по фермам вдоль корпуса по вертикали, а фермы перемещаются по горизонтали. При этом оборудование ТВК и УЗК размещено близко к корпусу, что позволяет производить более точные измерения. Таким образом, был произведен контроль с повышенной точностью измерений всего корпуса реактора изнутри. При этом он производился одновременно разным оборудованием при малом количестве персонала, что значительно сократило время в человеко-часах проведения контроля.
После проведения всех измерений начинается процедура демонтажа и дезактивации оборудования. Сначала извлекаются модули УЗК и ТВК, затем с ферм снимаются универсальные каретки, извлекаются фермы с модулями кругового перемещения, после чего снимается металлическая рельсовая дорога вместе с защитным ограждением. Фермы и металлическая рельсовая дорога с защитным ограждением разбираются вручную. Далее проводится дезактивация всего оборудования.
Для дезактивации использовалась ультразвуковая ванна - это штатное оборудование центральных залов АЭС. В нее размещали поочередно двухметровые сегменты ферм примерно на 10 минут каждый сегмент, затем сегменты железной дороги также на 10 минут каждый, далее две универсальные каретки на 60 минут каждую и модули контроля на 60 минут каждый. Модули кругового перемещения обработали спиртом в течение 30 минут каждый. Защитное ограждение обработали спиртом в течение 60 минут.
Для работ по сборке системы контроля корпуса реактора изнутри и демонтажу потребовалось участие 2 человек обслуживающего персонала, дезактивацию всего оборудования произвели 2 человека в течение 9 часов 30 мин.