Способ комплексного обследования шахты внутрикорпусной ядерного реактора и устройства для его осуществления.
METHOD FOR A COMPREHENSIVE SURVEY OF THE MINE OF AN IN-VESSEL NUCLEAR REACTOR AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION.

Группа изобретений относится к измерительной технике в области атомной энергетики, в частности к способу и устройствам для проведения контроля внутрикорпусных устройств реактора типа ВВЭР снаружи. Данная группа изобретений предназначена для проведения автоматизированного дистанционного контроля основного металла и сварных соединений шахты внутрикорпусной (ШВК) реактора методом визуального и измерительного контроля с использованием телевизионных средств в период, предшествующий эксплуатации, и в период планового предупредительного ремонта.
Объектами контроля ШВК являются:
посадочные и контактирующие поверхности;
поверхности сегментных пластин в местах контакта шахты и разделителя потока;
продольные сварные соединения частей обечаек;
кольцевые сварные соединения обечаек между собой и обечайки с днищем;
поверхности шпоночных пазов, контактирующих со шпонками корпуса реактора;
эллиптическая поверхность днища и сварные соединения опор с поверхностью днища.
Контроль основного металла и сварных соединений ШВК необходимо проводить с целью получения данных о состоянии металла контролируемых участков при вводе реакторной установки в эксплуатацию и при периодическом контроле в процессе эксплуатации АЭС. ШВК обеспечивает проектное размещение и ориентирование хвостовиков тепловыделяющих сборок в фиксированных ячейках днища, распределение теплоносителя на входе в активную зону и на выходе из реактора.
Из уровня техники известно Устройство сканирования внешней поверхности корпуса реактора по патенту CN108257693 (A). Устройство содержит неподвижную раму, круговую направляющую, оснащенную электродвигателем, линейную направляющую, закрепленную перпендикулярно круговой направляющей и наборы сканирующих элементов, установленных вдоль линейной направляющей. Способ сканирования внешней поверхности корпуса реактора заключается в том, что линейная направляющая перемещается по круговой направляющей вдоль поверхности корпуса реактора. Линейная направляющая оснащена поворотным цилиндром, который вращает её вокруг своей оси и позволяет таким образом выбирать требуемые сканирующие элементы. В результате осуществлять контроль внешней поверхности корпуса реактора. Недостатком устройства и способа являются сложность сборки и подготовки к работе, большие размеры, необходимость остановки технологических операций на время проведения контроля, что делает данный контроль не эффективным по временным затратам.
Наиболее близким к заявляемой группе изобретений по решаемой задаче является Устройство контроля внутрикорпусных устройств реактора снаружи по патенту RU157811, содержащее вертикально ориентированную опорную раму и тележку, а также поворотно-наклонную телевизионную камеру, отличающееся тем, что введена поворотная консоль, закрепленная в верхней части тележки, выполненной с возможностью перемещения по вертикальным направляющим опорной рамы, причем поворотно-наклонная телевизионная камера закреплена на конце поворотной консоли. Способ контроля заключается в установке опорной рамы с помощью лебедки над шахтой ревизии реактора, перемещению тележки с поворотно-наклонной телевизионной камерой по направляющим шахты ревизии по заранее определенному пути, что обеспечивает проведения контроля крупноразмерных изделий, например, шахты внутрикорпусной реактора. Недостатками устройства и способа контроля являются сложность сборки и подготовки к работе, большие размеры, необходимость остановки основных технологических операций на время проведения контроля, необходимость использования полярного крана для проведения контроля, что делает данный контроль не эффективным по временным затратам. Также требуются большие временные и трудовые затраты на демонтаж и дезактивацию оборудования после проведения контроля.
Предлагаемая группа изобретений решает техническую проблему по устранению указанных недостатков, а именно осуществляет комплексное обследование технического состояния элементов шахты внутрикорпусной ядерного реактора снаружи без остановки основных технологических операций на время проведения контроля, что упрощает и ускоряет процесс контроля.
Технический результат группы изобретений заключается в сокращении сроков процедуры контроля за счет проведения его одновременно с перемещением шахты внутрикорпусной (ШВК) из корпуса реактора в шахту ревизии, а также в упрощении процессов сборки, установки и демонтажа оборудования для проведения контроля, доступности всех объектов при  дезактивации, в эксплуатационной надежности оборудования.
Технический результат реализуется за счет следующих приемов и конструктивных особенностей группы изобретений.
Способ комплексного обследования шахты внутрикорпусной ядерного реактора, включающий:
- перенос устройства транспортировочного ШВК (УТШ) с шахты ревизии ШВК на корпус реактора и крепление его к ШВК;
- установку на верх шахты ревизии кольца для контроля внешней цилиндрической поверхности ШВК;
- установку планки для контроля днища ШВК по пути её перемещения в шахту ревизии;
- извлечение УТШ в сцепке с ШВК из корпуса реактора;
- перемещение УТШ в сцепке с ШВК к шахте ревизии;
- снятие показаний с нижней поверхности ШВК с помощью планки во время перемещения ШВК из корпуса реактора к шахте ревизии;
- снятие показаний с боковой поверхности ШВК с помощью кольца во время установки ШВК в шахту ревизии, при этом, по окончании опускания ШВК, УТШ устанавливается на кольцо.
Кольцо для контроля внешней цилиндрической поверхности ШВК  содержит:
- металлическую раму в виде кольца с не менее, чем двумя отсеками, при этом каждый отсек содержит камерный модуль;
- не менее двух камерных модулей, при этом модуль содержит металлический короб с одной стенкой из прозрачного защитного стекла, внутри которого размещены телекамера и система осветителей, и на одной из стенок короба размещен герметичный разъем для подключения кабеля, посредством которого камерный модуль подключается к аппаратуре управления через коммутатор.
Планка для контроля днища ШВК содержит:
- металлическую раму в виде планки с вырезом полуэллипсной формы на узкой длинной стороне, внутри которого размещены не менее, чем два отсека, при этом каждый отсек содержит камерный модуль;
- не менее двух камерных модулей, при этом модуль содержит металлический короб с одной стенкой в виде прозрачного защитного стекла, внутри которого размещены телекамера и система осветителей, и на одной из стенок короба размещен герметичный разъем для подключения кабеля, посредством которого камерный модуль подключается к аппаратуре управления через коммутатор.
Группа изобретений поясняется чертежами.
На Фиг.1 представлено схематичное изображение комплексного обследования шахты внутрикорпусной (ШВК) снаружи, где:
1 – устройство транспортировочное ШВК (УТШ);
2 – шахта ревизии ШВК;
3 – планка контроля;
4 – кольцо контроля.
Стрелкой показано направление установки кольца.
На Фиг.2 представлено опускание ШВК в шахту ревизии через кольцо. Стрелками показаны направления перемещения ШВК, где
5 – шахта внутрикорпусная (ШВК);
6 – боковая поверхность ШВК;
7 – нижняя поверхность ШВК.
На Фиг.3 представлен вид кольца контроля, где:
8 – кольцеобразная металлическая рама;
9 – отсек;
10 – камерный модуль;
11 – коммутатор.
На Фиг.4 представлен вид планки контроля, где:
12 – металлическая рама с полуэллипсным вырезом;
13 – отсек;
10 – камерный модуль;
11 – коммутатор.
На Фиг.5 вид камерного модуля с телекамерой и осветителями:
14 – металлический короб;
15 – прозрачная стенка;
16 – герметичный разъем;
17 – телекамера;
18 – осветитель.
На Фиг.5 слева показана передняя стенка камерного модуля, справа – камерный модуль в разрезе и его задняя стенка.
Подготовка к обследованию ШВК (5) заключается в установке на верхний край шахты ревизии (2) кольца (4) в виде кольцеобразной металлической рамы (8) с отсеками (9) для камерных модулей (10). Камерные модули представляют собой герметичные металлические короба (14), на одной стенке (15) которых имеется прозрачное защитное стекло, на другой – герметичный разъём (16) для подключения кабеля, а внутри находится телекамера (17) и осветители (18) в виде светодиодной ленты. Рама (8) состоит из сегментов и быстро собирается сотрудниками вручную в кольцо (4) на верхнем краю шахты ревизии (2), а в отсеки (13) теми же сотрудниками устанавливаются камерные модули (10). При этом кольцо (4) устанавливается таким образом, чтобы УТШ (1) в штатном положении устанавливалось на него. После установки кольцо (4) остаётся наверху шахты ревизии ШВК (2) на весь срок эксплуатации АЭС. Планка (3) в виде металлической рамы (12) с вырезом полуэллипсной формы, внутри которого размещены отсеки (13) для камерных модулей (10), собирается сотрудниками вручную из сегментов и устанавливается до шахты ревизии ШВК (2), например, на пол каньона вблизи корпуса реактора, таким образом, чтобы края планки были направлены на стены каньона. В отсеки (13) рамы (12) устанавливаются вручную сотрудниками камерные модули (10). Камерные модули, установленные в отсеки (9) и (13) соответствующих рам (8) и (12), подключаются к аппаратуре управления через коммутаторы (11), которые служат для уменьшения количества кабелей, идущих к аппаратуре управления. Камерных модулей (10) должно быть установлено не менее двух на каждой раме (8) и (12), чтобы произвести съемку всех поверхностей ШВК (5). Соответственно и количество отсеков (9) и (13) для камерных модулей должно быть не меньше двух. Таким образом, процесс сборки и подготовки оборудования к обследованию упрощен по сравнению с аналогами. Само оборудование в виде кольца и планки надежно в применении, так как в их конструкции отсутствуют подвижные элементы.
Способ комплексного обследования ШВК (5) осуществляется следующим образом. ШВК извлекается из корпуса реактора с помощью устройства транспортировочного ШВК (УТШ) (1) и перемещается в шахту ревизии ШВК (2). Во время перемещения ШВК (5) над планкой (3) с камерными модулями (10) производится съёмка нижней поверхности ШВК (7). При опускании ШВК (5) в шахту ревизии (2) она проходит внутри кольца (4) с камерными модулями (10), и производится съёмка боковой поверхности ШВК (6). Отсеки (9) и (13) для камерных модулей (10) соответственно в планке (3) и кольце (4) расположены таким образом, чтобы обеспечить съемку всех поверхностей ШВК (5). При этом операции перемещения ШВК (5) из корпуса реактора в шахту ревизии ШВК (2) производятся в любом случае, независимо от необходимости выполнять контроль. Таким образом, комплексное обследование ШВК не занимает дополнительного времени и не требует выполнения отдельных операций специально для контроля. Результаты съёмки хранятся в виде цифровых изображений в энергонезависимой памяти аппаратуры управления. При завершении съёмки выполняется анализ полученных изображений, и выдается заключение о результатах контроля.
После проведения обследования производят демонтаж и дезактивацию оборудования. Сначала камерные модули (10) отключаются от аппаратуры управления, затем они извлекаются из кольца (4) и планки (3), планка (3) снимается с пола каньона и разбирается вручную. Кольцо (4) находится наверху шахты ревизии ШВК (2) весь период эксплуатации энергоблока и в демонтаже, дезактивации не нуждается. Далее проводится дезактивация камерных модулей (10) и сегментов планки (3). Для дезактивации используется штатное оборудование центрального зала АЭС – ультразвуковая ванна. В неё поочередно помещают камерные модули (10) и сегменты планки (3) на определенное время. Демонтаж оборудования прост в исполнении, производится вручную двумя или тремя сотрудниками, не требует использования полярного крана. Дезактивация оборудования при доступности ко всем деталям не занимает много времени.
В результате процедура комплексного обследования ШВК не занимает дополнительного времени, а подготовка к процедуре обследования по установке оборудования и при завершении обследования при его демонтаже занимают значительно меньше времени, чем в аналогах. Применяемое оборудование для проведения контроля в виде кольца и планки надежно в применении, так как в их конструкции отсутствуют подвижные элементы, что повышает их эксплуатационные характеристики.
Таким образом, достигается технический результат – сокращение сроков процедуры контроля, упрощение процесса сборки, установки и демонтажа оборудования, доступность всех объектов оборудования при  дезактивации, эксплуатационная надежность оборудования.
Пример 1
Сборка и испытания устройства для комплексного обследования ШВК проводились на полномасштабном стенде-имитаторе каньона реактора типа ВВЭР. На верхний край шахты ревизии ШВК установили смонтированное кольцо из шести сегментов с отсеками для камерных модулей. В отсеки для камерных модулей кольца силами двух человек установили 84 камерных модуля, и подключили их к аппаратуре управления через коммутаторы. В это время на пол каньона установили планку в виде металлической рамы с вырезом полуэллипсной формы из трех сегментов с отсеками для камерных модулей таким образом, чтобы края планки были направлены на стены каньона. В отсеки для камерных модулей планки силами этих же двух человек установили 26 камерных модулей, и подключили их к аппаратуре управления через коммутаторы. Стенд-имитатор каньона заполнили водой. Имитатор ШВК извлекли из имитатора корпуса реактора, пронесли над планкой с камерными модулями и опустили через кольцо с камерными модулями в имитатор шахты ревизии ШВК, причем по окончании опускания УТШ встала на кольцо контроля ШВК. Во время перемещения ШВК над планкой с камерными модулями была выполнена съёмка нижней поверхности ШВК, а при опускании ШВК в шахту ревизии внутри кольца с камерными модулями – съемка боковых поверхностей ШВК. Результаты съёмки были сохранены в виде цифровых изображений в энергонезависимой памяти аппаратуры управления. После завершения съёмки был выполнен анализ полученных изображений, и выдано заключение о результатах контроля. Таким образом, было проведено комплексное обследование ШВК одновременно с его перемещением из корпуса реактора в шахту ревизии без дополнительных затрат времени на выполнение обследования, что уменьшило время контроля, а следовательно и время простоя энергоблока, на 16 часов.
После проведения обследования каньон осушается и начинается процедура демонтажа и дезактивации оборудования. Сначала камерные модули отключаются от аппаратуры управления, затем они извлекаются из кольца и планки, планка снимается с пола каньона и разбирается вручную в течение 10 минут. Кольцо находится наверху шахты ревизии весь период эксплуатации энергоблока и в демонтаже и дезактивации не нуждается. Далее проводится дезактивация камерных модулей и сегментов планки.
Для дезактивации использовалась ультразвуковая ванна – это штатное оборудование центральных залов АЭС. В неё поочередно помещали камерные модули и сегменты планки на 10 минут каждый. Одновременно в ультразвуковой ванне находилось 20 камерных модулей или один сегмент планки. Аппаратуру управления обработали спиртом в течение 20 минут. Дезактивацию всего оборудования произвели три человека в течение 1 часа 30 минут.
Пример 2
Сборка и испытания устройства для комплексного обследования ШВК проводились на полномасштабном стенде-имитаторе каньона реактора типа ВВЭР. На верхний край шахты ревизии ШВК установили смонтированное кольцо из двух сегментов с отсеками для камерных модулей. В отсеки для камерных модулей кольца силами одного человека установили 2 камерных модуля, и подключили их к аппаратуре управления через коммутаторы. В это время на пол каньона установили планку в виде металлической рамы с вырезом полуэллипсной формы из трех сегментов с отсеками для камерных модулей таким образом, чтобы края планки были направлены на стены каньона. В отсеки для камерных модулей планки силами этого же человека установили 2 камерных модуля, и подключили их к аппаратуре управления через коммутаторы. Стенд-имитатор каньона заполнили водой. Имитатор ШВК извлекли из имитатора корпуса реактора, пронесли над планкой с камерными модулями и опустили через кольцо с камерными модулями в имитатор шахты ревизии ШВК, причем по окончании опускания УТШ встала на кольцо контроля ШВК. Во время перемещения ШВК над планкой с камерными модулями была выполнена съёмка нижней поверхности ШВК, а при опускании ШВК в шахту ревизии внутри кольца с камерными модулями – съемка боковых поверхностей ШВК. Результаты съёмки были сохранены в виде цифровых изображений в энергонезависимой памяти аппаратуры управления. После завершения съёмки был выполнен анализ полученных изображений, и выдано заключение о результатах контроля. Таким образом, было проведено комплексное обследование ШВК одновременно с его перемещением из корпуса реактора в шахту ревизии без дополнительных затрат времени на выполнение обследования, что уменьшило время контроля, а следовательно и время простоя энергоблока, на 10 часов.
После проведения обследования каньон осушается и начинается процедура демонтажа и дезактивации оборудования. Сначала камерные модули отключаются от аппаратуры управления, затем они извлекаются из кольца и планки, планка снимается с пола каньона и разбирается вручную в течение 10 минут. Кольцо находится наверху шахты ревизии весь период эксплуатации энергоблока и в демонтаже и дезактивации не нуждается. Далее проводится дезактивация камерных модулей и сегментов планки.
Для дезактивации использовалась ультразвуковая ванна – это штатное оборудование центральных залов АЭС. В неё поочередно помещали камерные модули и сегменты планки на 10 минут каждый. Одновременно в ультразвуковой ванне находилось 4 камерных модуля или один сегмент планки. Аппаратуру управления обработали спиртом в течение 20 минут. Дезактивацию всего оборудования произвели три человека в течение 40 минут.