РАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ СОСУДА
RADIOMETRIC DEVICE FOR REMOTE MONITORING OF VESSEL TIGHTNESS

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для контроля герметичности сосудов, содержащих высокотоксичные радиоактивные материалы.
Известен контейнер по патенту RU №2157009, МПК G21F 5/005, G21F 5/008, опубл. 27.09.2000, содержащий отработанное ядерное топливо (ОЯТ), который включает герметичное перекрытие внутренней полости контейнера, выполненное в виде, по меньшей мере, двух съемных защитных крышек, установленных одна над другой и образующих с корпусом герметизирующие контуры с образованием полостей, каждая из которых выполнена с каналом для сообщения с устройством для контроля герметичности (УКГ). В корпусе с внешней стороны выполнено глухое отверстие, которое герметично перекрыто дополнительной съемной крышкой (СК) с образованием под ней дополнительной полости, с которой сообщены упомянутые каналы. Дополнительная СК образует с корпусом герметизирующие контуры с образованием другой полости, которая выполнена с каналом для сообщения с УКГ. В дополнительной СК выполнен дополнительный разветвленный канал для сообщения дополнительной полости с УКГ.
Данное устройство обеспечивает возможность контроля герметичности загруженного ОЯТ контейнера без съема наружных защитных крышек, однако не может быть использовано для дистанционного контроля герметичности сосуда.
Известна упаковка для радиоактивного материала по патенту US №4447733, МПК G21F 5/12, опубл. 08.05.1984, которая содержит сосуд, поглощающий излучение, имеющий внутреннюю крышку штепсельного типа, герметично закрывающую внутреннюю полость сосуда, и внешнюю защитную крышку, покрывающую среднюю крышку штепсельного типа и определяющую зазор между ними, в котором можно контролировать газ для обнаружения отказа уплотнения. Внешняя крышка герметично закрыта на сосуде так, что полость между ней и внутренней крышкой изолирована от атмосферы. Согласно изобретению, эту полость накачивают газом при давлении выше атмосферного, которое также выше давления внутри сосуда, и контролируют давление в пространстве между внешней защитной и внутренней крышками. Падение давления сигнализирует о нарушении любого уплотнения между крышкой плунжерного типа и сосудом или между защитной крышкой и сосудом.
Данное устройство обеспечивает возможность контроля герметичности сосуда путем накачки давления в межкрышечную полость, однако, требует оборудования для накачки давления, и оно не может быть применено там, где накачать давление в полость невозможно технически или по другим причинам (например, в части безопасности выхода радиоактивного содержимого).
Технический результат заключается в возможности проведения дистанционного периодического контроля герметичности сосуда на предмет выхода высокотоксичных радиоактивных материалов в местах герметичных стыковых соединений проходных устройств сосуда.
Технический результат достигается радиометрическим устройством дистанционного контроля герметичности сосуда, состоящим из металлического корпуса со съемной крышкой, на которой закреплены штуцер контроля герметичности, проходные электрические герморазъемы, клапан выравнивания давления и подвижный шток с источником альфа-излучения, корпус имеет возможность перекрытия контролируемой зоны сосуда, в которой расположены герметичные проходные устройства, и тестирующей аппаратуры, имеющей радиометрические датчики альфа-излучения, чувствительные элементы которых закреплены при помощи фиксаторов на наружной поверхности сосуда в контролируемой зоне около имеющихся герметичных стыковых соединений, датчики соединены с внешней регистрирующей аппаратурой и блоком питания через электрические герморазъемы крышки.
В вариантах исполнения:
- металлический корпус выполнен разборным и состоит из герметично соединенных цилиндрической и конической частей;
- клапан выравнивания давления выполнен в виде гидрофобно-лабиринтного патрона;
- чувствительные элементы выполнены гибкими, основой которых является полимерное оптическое волокно;
- фиксатор выполнен в виде магнитной накладки, имеющей пазы для размещения проходящих под ней чувствительных элементов датчика.
Выполнение металлического корпуса разборным, позволяет производить его монтаж на контролируемый сосуд отдельными частями без применения грузоподъемного оборудования.
Наличие штуцера контроля герметичности позволяет произвести проверку герметичности соединений составных частей устройства в местах установки уплотнительных элементов и в месте соединения его с контролируемым сосудом.
Наличие проходных электрических герморазъемов позволяет подключить датчики к блоку питания и регистрирующей аппаратуре, расположенных вне устройства, от которой далее данные измерений передаются по кабельной линии связи на персональный компьютер.
Выполнение клапана в виде гидрофобно-лабиринтного патрона позволяет исключить деформацию корпуса устройства, которая впоследствии способна привести к его разгерметизации, за счет постоянного выравнивания давления между давлением окружающей среды и контролируемой зоной, обеспечивая тем самым безопасность работы устройства независимо от условий эксплуатации в случае больших перепадов давлений и температур.
Наличие подвижного штока с источником альфа-излучения позволяет произвести калибровку тестирующей аппаратуры, выполненной в виде радиометрических датчиков альфа-излучения с чувствительными элементами, без дополнительного доступа в контролируемую зону, при этом шток перемещается вручную.
Наличие в устройстве гибких чувствительных элементов датчика альфа-излучения, имеющих способность принимать форму необходимой зоны контроля, позволяет произвести закрепление их положения на металлической поверхности, обладающей магнитными свойствами, при помощи магнитной накладки, в пазах которой они размещаются, и зафиксировать выход высокотоксичных радиоактивных материалов в случае потери герметичности сосуда.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства (вид с торца контролируемого сосуда), на фиг. 2 – вид А на фиг. 1, на фиг. 3 – разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 – выносной элемент В на фиг. 2.
Устройство 1 состоит из нескольких герметично соединенных частей: металлического корпуса 2 и крышки 3.
Корпус 2, для возможности его установки без грузоподъемных приспособлений на контролируемый сосуд 4, выполнен составным и имеет цилиндрическую 5 и коническую 6 части, герметично соединенные с помощью уплотнительных элементов 7, 8. Герметичная установка корпуса 2 на контролируемый сосуд 4 осуществляется благодаря уплотнительному элементу 9.
Крышка 3 устройства 1 имеет отверстия для установки электрических герморазъемов 10 и 11, через которые осуществляется связь между тестирующей аппаратурой 12, расположенной внутри устройства 1 и регистрирующей аппаратурой 13 с блоком питания 14, находящимися за его пределами. Связь между тестирующей аппаратурой 12 и регистрирующей аппаратурой 13 с блоком питания 14 осуществляется через жгуты снятия показаний 15 и жгуты подвода питания 16.
По центру крышки 3 устройства 1 расположен подвижный шток 17, с одной стороны которого устанавливается и закрепляется при помощи гайки источник альфа-излучения 18, а с другой стороны расположена втулка 19 и гайка с контрящим винтом 20, на наружной стороне втулки 19 имеется шестигранник для вращения ее ключом. Для сохранения герметичности устройства 1 при перемещении подвижного штока 17 на его поверхности предусмотрены канавки с установленными в них уплотнительными элементами 21.
Герметичность устройства 1 контролируется через имеющийся на крышке 3 штуцер 22. Обеспечение герметичного соединения штуцера 22 с крышкой 3 осуществляется за счет уплотнительного элемента 23.
С целью выравнивания давления в результате изменения наружной температуры, а также недопущения попадания влаги во внутрь устройства при данных изменениях, конструкцией предусмотрена установка клапана выравнивания давления 24, выполненного в виде гидрофобно-лабиринтного патрона, защищенного снаружи от механических воздействий крышкой 25 с пазами для возможности свободного прохода воздуха.
Тестирующая аппаратура 12 состоит из датчиков альфа-излучения 26 и чувствительных элементов 27, закрепленных на наружной поверхности сосуда 4 в контролируемой зоне около имеющихся герметичных стыковых соединений, при помощи фиксаторов 28, выполненных в виде магнитных накладок, в пазах которых они размещаются.
Монтаж устройства 1 производится в следующей последовательности:
- на контролируемый сосуд 4 устанавливают и закрепляют через резьбовые отверстия цилиндрическую часть 5 корпуса 2 устройства 1;
- на поверхности контролируемого сосуда 4 закрепляют датчики альфа-излучения 26 и производят разводку чувствительных элементов 27 около герметичных стыковых соединений контролируемого сосуда 4 при помощи фиксаторов 28;
- устанавливают и закрепляют в резьбовые отверстия цилиндрической части 5 коническую часть 6 устройства 1 при помощи уплотнительного элемента 7 и стандартных крепежных элементов;
- закрепляется на подвижном штоке 17 при помощи гайки источник альфа-излучения 18;
- вращением втулки 19 производят контрольную проверку перемещения подвижного штока 17 из одного крайнего положения в другое. Ограничение движения подвижного штока 17 с одной стороны происходит благодаря бурту на его конце, а с другой стороны благодаря бурту на втулке 19;
- производят подстыковку к герморазъемам 10 и 11 жгутов снятия показаний 15 и жгутов подвода питания 16 от датчиков альфа-излучения 26;
- устанавливают и закрепляют в резьбовые отверстия конической части 6 крышку 3 при помощи уплотнительного элемента 8 и стандартных крепежных элементов;
- проводят проверку на герметичность устройства 1, для чего через штуцер 22 подают давление, при этом вместо крышки с пазами 25 на гидрофобно-лабиринтный патрон 24 устанавливают крышку с уплотнительным элементом (на чертеже не показана). После проверки на герметичность крышка с уплотнительным элементом заменяется на крышку с пазами 25;
- проводят калибровку тестирующей аппаратуры 12, для чего источник альфа-излучения 18, закрепленный на подвижном штоке 17, подводят максимально близко к чувствительным элементам 27 датчика альфа-излучения 26 вращением втулки 19. Воспринимаемый сигнал с датчиков альфа-излучения 26 через жгуты снятия показаний 15 поступает на регистрирующую аппаратуру 13, от которой данные измерений передаются по кабельной линии связи, на персональный компьютер (на чертеже не показан);
- после проведения калибровки подвижный шток 17 с источником альфа-излучения 18 отводят от датчика альфа-излучения 26 на максимально возможное расстояние, при котором чувствительные элементы 27 датчика альфа-излучения 26 не реагируют на источник альфа-излучения 18, имеющийся на штоке 17.
В рабочем режиме установленное на контролируемый сосуд 4 устройство 1 дистанционно контролирует радиационную обстановку. В случае выхода радиоактивного содержимого чувствительные элементы 27 датчика альфа-излучения 26 подают сигнал на регистрирующую аппаратуру 13, от которой далее данные измерений передаются по кабельной линии связи, на персональный компьютер.