СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕЧИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПУТЕМ КОНТРОЛЯ АЭРОЗОЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ В ПОМЕЩЕНИЯХ АЭС (ВАРИАНТЫ)

Настоящая полезная модель касается системы, предназначенной для выявления течей теплоносителя на основе мониторинга аэрозольной активности в помещения АЭС с высокой фоновой влажностью, как в процессе нормальной эксплуатации АЭС, так и во время нештатных ситуаций.
Известна система регистрации течей теплоносителя первого контура реакторных установок (заявка на изобретение №2003131995, МПК G21C 17/07. Система регистрации течей теплоносителя 1-го контура реакторных установок атомных электростанций. Дата публикации заявки 10.04.2005. Бюл. №10). Известная система включает расходомер, устройство для отбора проб воздуха, модуль охлаждения отобранного воздуха, состоящий из нескольких ступеней охлаждения, датчик и эталонный измерительный канал. Принцип работы системы основан на регистрации изменения относительной влажности воздуха в помещении 1-го контура реакторной установки, где появилась течь, при этом расход воздуха через помещение 1-го контура ограничивают до относительно низкого предела.
Известна система RAMS - система обнаружения утечек радиоактивной воды в атмосферу контролируемых помещений АЭС (сайт frameatome-anp.com). Данная система состоит из системы воздухоотборных труб, системы обогрева труб, системы конденсации, устройства измерения радиоактивности и устройства всасывания. Принцип работы основан на регистрации изменения объемной активности воды и газа. Одним из недостатков данной системы является отсутствие в ней устройства измерения
радиоактивных аэрозолей, осажденных на фильтре, а также наличие подсистемы нагрева и охлаждения труб.
Перед авторами стояла задача устранить указанные недостатки и разработать систему обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС как с нормальной влажностью, так и с влажностью до 100%, основанную на использовании двух способов контроля объемной активности аэрозолей:
- объемной активности аэрозолей, осажденных фильтре;
- объемной активности аэрозолей, растворенных в воде.
Для решения поставленной задачи предлагается система обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС (два варианта).
Согласно первому варианту полезной модели предлагается система обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС, включающая влагоотделитель, обеспечивающий разделение воздуха контролируемого помещения на конденсат и воздушную среду, при этом влагоотделитель соединен трубопроводом воздушной среды с устройством для измерения объемной активности аэрозолей, а трубопроводом подачи конденсата - с устройством измерения скорости поступления конденсата, снабженным трубопроводом сброса конденсата в спецканализацию, и трубопроводом подачи конденсата в модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости.
Влагоотделитель целесообразно снабдить оптическим сигнализатором жидкости.
Устройство измерения скорости поступления конденсата может включать накопительную емкость и уровнемер.
В качестве уровнемера возможно использование ультразвукового датчика.
Систему целесообразно снабдить расходомером, установленным последовательно с устройством для измерения объемной активности
аэрозолей на трубопроводе разряжения, предназначенном для вывода воздушной среды из системы.
Трубопровод воздушной среды предпочтительно соединить с трубопроводом разряжения байпасом, обеспечивающим вывод воздушной среды через расходомер.
Трубопровод воздушной среды может быть оснащен запорной арматурой, обеспечивающей блокировку устройства для измерения объемной активности аэрозолей.
Модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости может включать устройство детектирования объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости и измерительную камеру, и снабжен трубопроводом сброса конденсата в спецканализацию.
Модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости предпочтительно разместить в защитном свинцовом корпусе.
В системе может быть предусмотрен трубопровод сжатого воздуха, обеспечивающий подачу сжатого воздуха в модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости.
Трубопровод сжатого воздуха может быть снабжен запорной арматурой.
В качестве запорной арматуры могут быть использованы ручные и/или электромагнитные клапаны.
В системе может быть предусмотрен трубопровод подачи химически обессоленной воды в модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости.
Трубопровод подачи химически обессоленной воды может быть снабжен запорной арматурой.
Согласно второму варианту полезной модели предлагается система обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС, включающая по меньшей мере два влагоотделителя,
обеспечивающих разделение воздуха контролируемого помещения на конденсат и воздушную среду, каждый из которых снабжен оптическим сигнализатором жидкости и соединен трубопроводом воздушной среды с устройством для измерения объемной активности аэрозолей, которое в свою очередь соединено с расходомером, установленным на трубопроводе разряжения, предназначенном для вывода воздушной среды из системы, и трубопроводом подачи конденсата - с соответствующим каждому влагоотделителю устройством измерения скорости поступления конденсата, включающим накопительную емкость и уровнемер, в частности ультразвуковой датчик, и снабженным трубопроводом сброса конденсата в спецканализацию, и трубопроводом подачи конденсата в соответствующий каждому влагоотделителю модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости, при этом каждый модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости состоит из устройства детектирования объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости и измерительной камеры, размещенных в защитном свинцовом корпусе, и снабжен трубопроводом сброса конденсата в спецканализацию, при этом в системе предусмотрены трубопровод сжатого воздуха и трубопровод подачи химически обессоленной воды, обеспечивающие подачу сжатого воздуха и химически обессоленной воды в каждый модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости.
Каждый трубопровод воздушной среды предпочтительно соединять с трубопроводом разряжения байпасом, обеспечивающим вывод воздушной среды через расходомер.
Каждый трубопровод воздушной среды может быть оснащен запорной арматурой, обеспечивающей блокировку устройства для измерения объемной активности аэрозолей.
Трубопровод сжатого воздуха и трубопровод подачи химически обессоленной воды могут быть снабжены запорной арматурой.
В качестве запорной арматуры могут быть использованы ручные и/или электромагнитные клапаны.
Техническим результатом настоящей полезной модели является создание системы обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС, которая позволяет решать задачу измерения аэрозольной активности в помещениях АЭС как с нормальной влажностью, так и с влажностью до 100% за счет сочетания в системе двух типов устройств: устройства для измерения объемной активности аэрозолей (в воздушной среде) и модуля измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости. Первый тип из указанных выше устройств измеряет объемную активность аэрозолей, осажденных на фильтре устройства, а второй тип - объемную активность аэрозолей, растворенных в воде. Система обеспечивает возможность автоматического непрерывного измерения скорости поступления конденсата в накопительные емкости и возможность контроля течи теплоносителя по статистически значимому увеличению контролируемой активности конденсата, содержащегося в воздухе контролируемых помещений в течение заданного интервала времени. Универсальность пробоотборных стендов системы обеспечивается необходимым количеством электромагнитных клапанов для реализации большого количества алгоритмов пробоотбора, наличием контрольно-измерительной аппаратуры расхода воздуха и скорости поступления конденсата.
Ниже сущность полезной модели поясняется более подробно со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 представляет схематический вид системы обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС (частный случай реализации 1-ого варианта полезной модели);
фиг.2 представляет схематический вид системы обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС (2-ой вариант полезной модели);
фиг.3 - чертеж вида спереди системы обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС (частный случай реализации 2-ого варианта полезной модели).
Позиции на чертежах обозначают: 1 - устройство для измерения объемной активности аэрозолей (в воздушной среде); 2 - модуль измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости; 3 - влагоотделитель; 4 - оптический сигнализатор жидкости; 5 - накопительная емкость; 6 - уровнемер, например, ультразвуковой датчик; 7 - запорная арматура в виде ручных клапанов; 8 - запорная арматура в виде электромагнитных клапанов; 9 - измерительная камера; 10 - расходомер; 11 - трубопровод подачи химически обессоленной воды (ХОВ); 12 - трубопровод разряжения; 13 - трубопровод сброса конденсата в спецканализацию; 14 - трубопровод сжатого воздуха; 15 - байпас.
Системы обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС, представленные на фиг.1 и 2, являются только примерами выполнения вариантов заявляемой полезной модели. После осуществления воздухозабора из контролируемых помещений влагоотделитель 3 выполняет функцию разделения воздуха контролируемого помещения на конденсат и воздушную среду, а оснащение влагоотделителя 3 оптическим сигнализатором 4 обеспечивает возможность контроля уровня конденсированной жидкости. Во избежание попадания капельной влаги в устройство 1 для измерения объемной активности аэрозолей система снабжена байпасом (байпасными трубопроводами) 15. Непрерывное измерение скорости поступления конденсата осуществляется благодаря включению в систему накопительной емкости 5 и уровнемера 6. Оснащение системы трубопроводом 11 подачи ХОВ обеспечивает промывку
измерительной камеры 9 каждого модуля 2 измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости, а наличие трубопровода 14 сжатого воздуха - просушку каждой измерительной камеры 9 от влаги.
Система работает следующим образом. При помощи пробоотборников (на фиг. не показаны) осуществляют воздухозабор из контролируемых помещений (КП). Отбираемый воздух поступает во влагоотделители 3, оснащенные оптическими сигнализаторами 4 уровня жидкости. Обедненная влагой воздушная среда поступает из влагоотделителей 3 в устройство 1 для измерения объемной активности аэрозолей. Во избежание попадания капельной влаги в устройство 1 для измерения объемной активности аэрозолей, в случае превышения скорости накопления конденсата порогового значения, перекрывается подача воздушной среды в устройство 1, воздушная среда отводится через байпас 15. В этой ситуации производятся измерения только активности аэрозолей, растворенных в воде, с помощью модулей 2 измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости. Такие измерения производятся следующим образом. По заданному алгоритму осуществляется слив конденсата из влагоотделителей 3 в накопительные емкости 5, которые оснащены ультразвуковыми уровнемерами 6. На этом участке системы определяется скорость накопления конденсата. После накопления необходимого объема конденсата он поступает в модули 2 измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости, где производится измерение объемной активности жидкости с помощью, например, спектрометрического устройства детектирования на основе кристалла NaI(T1). После окончания измерения осуществляется промывка измерительных камер 9 химически обессоленной водой и просушка измерительных камер 9 сжатым воздухом.
Установлено, что при отсутствии течи при заданном алгоритме работы системы скорость накопления конденсата составляет от 1,5 до 6,0 мл/час в зависимости от характеристик помещения. При скорости поступления конденсата больше или равной 350 мл/час (пороговое значение), что
соответствует минимально идентифицируемой течи 100 л/час (исходные данные, определенные техническим заданием АЭС) измерения производятся в модулях 2 измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости. При уменьшении скорости накопления конденсата ниже порогового значения возобновляется подача воздуха в устройство 1 для измерения объемной активности аэрозолей и осуществляется измерение активности аэрозолей, осажденных на фильтре устройства 1.
Результаты измерений, поступающие с устройств 1 и 2, обрабатываются в блоке управления устройствами измерения активности (на фиг. не показан). Блок управления устройствами измерения активности обеспечивает:
- реализацию алгоритмов пробооотбора и измерения объемной активности аэрозолей;
- сбор измерительной и диагностической информации, поступающей с устройства 1 и модулей 2, и локальное представление полученной информации;
- работу устройства 1 и модулей 2 в ручном и автоматическом режимах;
- автономную работу устройства 1 и модулей 2;
- диагностику оборудования устройства 1 и модулей 2;
- передачу результатов диагностики оборудования и результатов измерений к автоматизированному рабочему месту системы;
- получение команд управления устройством 1 и модулями 2 из автоматизированного рабочего места.
Автоматизированное рабочее место (на фиг. не показано) обеспечивает:
- представление информации и организацию пользовательского интерфейса с оператором;
- ведение базы данных системы;
- получение оперативной информации о результатах измерений, информации о событиях, обобщенной диагностической информации от блока управления устройствами измерения;
- представление информации о результатах измерения в виде таблиц, графиков, численных значений на видеокадрах;
- представление информации о событиях в виде текстовых сообщений и протоколов;
- цветовую и звуковую сигнализацию событий;
- представление обобщенной диагностической информации;
- формирование команд для управления исполнительными механизмами по запросу оператора;
- хранение информации;
- выдачу информации о результатах измерений, информации о событиях, справочной информации по запросу;
- реализацию расчетных алгоритмов обработки информации о результатах измерений;
- контроль целостности информации, находящейся в базе данных;
- возможность репликации информации находящейся в базе данных и др.
Описанные и иллюстрируемые системы обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях АЭС являются только примерами выполнения полезной модели, практические детали могут широко варьироваться в пределах объема полезной модели. Конструкции измерительных и иных устройств, входящих в систему, трубопроводов и других приспособлений могут быть полностью общепринятыми.