УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОТЕЧКИ НАТРИЯ

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, в частности, к устройствам автоматического контроля, предназначенным для использования в составе комплексных систем управления и защиты ядерных энергетических установок с жидкометаллическим теплоносителем.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к полезной модели является «Детектор течи натрия» (патент JP №3274435 А, Toshiba corp., опубл. 05.12.1991 г.).
Решаемой проблемой в указанном патенте является наличие застоя контролируемой среды (воздуха, газа) в области контроля, препятствующего замыканию контрольного контура, сигнализирующего о протечке натрия. Решение заключается в создании вентиляционного канала вблизи замыкаемого электрода, или выполнение электрода в виде вентиляционного канала. При установке датчика в точку контроля через крепежный винт, если имеет место утечка натрия и его поступление в точку контроля, воздух, находящийся вблизи точки контроля, выходит к щитку с клеммами через вентиляционный канал, предотвращая, таким образом, застой воздуха.
Недостатком известного устройства является отсутствие канала для диагностирования работоспособности детектора, а, следовательно, возможность пропуска сигнала о протечке при нарушении целостности одного из электродов. Кроме того, в конструкции датчика не предусмотрена защита щитка с клеммами от попадания жидкого натрия, а значит, возможно, попадание натрия в приборную зону, все это приводит к не достоверности полученных измерений.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение достоверности работы устройства протечки натрия, путем диагностирования работоспособности устройства, предназначенного для работы в составе ядерных энергетических установок с жидкометаллическим теплоносителем, обеспечивающего своевременное формирование сигнала о протечке, ее отслеживание по различным каналам измерений.
Создаваемый датчик протечки должен быть приспособлен к работе в составе комплексных систем управления и защиты ядерной энергетической установки, быть максимально технологичным и обладать возможностью самодиагностики.
Для решения вышеуказанной задачи устройство для обнаружения протечки натрия включающее вторичный преобразователь и сигнализатор протечки, состоящий из четырехжильного термопарного кабеля в металлической оболочке с минеральной изоляцией, содержащий две параллельные термопары, образованные выведенными наружу и сваренными между собой термоэлектрическими жилами.
Работа сигнализатора протечки натрия основана на принципе электрического замыкания контактов. В роли контактов выступают две параллельные термопары, замыкаемые при попадании на них жидкого металла, имеющего значительно более низкое сопротивление, чем окружающая среда.
Отличительным признаком данной полезной модели является конструкция сигнализатора протечки натрия, позволяющая во время работы проводить диагностику сигнализатора протечки, его исправности за счет возможности определения целостности цепей терможил по работоспособности термопар, а так же другими известными методами, что позволяет контролировать рабочее состояние сигнализатора протечки в процессе его работы и повышть достоверность измерений.
Кроме того, такая конструкция данной полезной модели позволяет контролировать температуру в месте установки сигнализатора протечки по двум независимым каналам измерения, что позволяет отследить протечку по изменению температуры.
Кроме того, использование высокотемпературных термоэлектродов и керамической изоляции в составе термопарного кабеля, а так же выполнение оболочки кабеля из жаропрочных сплавов, позволит существенно расширить область применения сигнализатора протечки.
На фиг. 1 показан сигнализатор протечки, где: 1 - корпус, 2 - термоэлектроды, 3 - минеральная изоляция, 4 - металлическая оболочка, 5 - рабочие спаи.
1
2
На фиг. 2 показаны термопары, образованные из попарно сваренных параллельных термоэлектродных жил, где: X - хромель, А - алюмель, T и Т - рабочие спаи.
Сигнализатор протечки, соединенный с вторичным преобразователем XI образует устройство для обнаружения протечки натрия. Пример схемы устройства приведен на фиг. 3.
1
2
p
В режиме ожидания между точками за счет разницы температур холодного и горячего спая между точками 1-2 и 3-4 формируется термо-ЭДС Е и Е. Отсутствие термо-ЭДС является признаком нарушения целостности электрода. Кроме того, рабочее напряжение U приложено со стороны вторичного преобразователя X1 к термоэлектродам в точках 2 и 3. При этом, в отсутствии протечки натрия, цепь 2-Т1-Т2-3 («контрольный контур») разомкнута и сигнал напряжения (тока) S между точками 2′-3′, формируемый вторичным преобразователем XI отсутствует.
В рабочем режиме при попадании натрия в область контроля происходит замыкание цепи 2-Т1-Т2-3 («контрольного контура»), а значит на вторичном преобразователе между точками 2′-3′ формируется сигнал S напряжения (тока).
Чередование режимов работы устройства контроля протечки натрия осуществляется программированием вторичного преобразователя XI.
2
Включение в цепь 2-Т1-Т2-3 («контрольный контур») нагрузочных сопротивлений Rj и R (рис. 3б) позволяет получить в рабочем режиме (при замыкании) сигнал тока S заданной величины, позволяет ограничить токовую нагрузку на термоэлектродные жилы, а также, обеспечить электрическое согласование сигнализатора протечки с вторичным преобразователем XI.
lu
n
m
Включение в цепь 2-Т1-Т2-3 («контрольный контур») шунтирующего сопротивления R (рис. 3в) между рабочими спаями ТУ и T2 позволяет получить постоянный сигнал тока заданной величины S′ в режиме ожидания и формировать сигнал о протечке в случае резкого уменьшения сопротивления цепи, поскольку сопротивление жидкого натрия R^ значительно ниже шунтирующего сопротивления R. Кроме того это позволяет ограничить токовую нагрузку на термоэлектродные жилы.