Устройство для определения газовой негерметичности твэлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 А1 (51) 5 G 21 С 1 7/06 р„ ДНЯО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРИТИЙ

К А АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.06.91, Бюл, Р 23 (21) 4110195/25 (22) 29.08.86 (72) В.Г.П1екотов (53) 621.039.5(088.8) (56) Усынин Г.Б. и др. Реакторы на быстрых нейтронах. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 15.

Патент США Ф 3549489, кл. С 21 С 17/06, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ТВЭЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам для контроля за появлением газовой негерметичности в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ) энергетических и экспериментальных ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем. Цель изобретения — повышение надежности выявления факта газовой негерметичности. В устройство, содержащее нейтронную камеру 1, согласующий усилитель 2, высокочастотный 3 и низкочастотный 6 фильтры и индикатор 8, введены блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 и блок анализа динамики движения пузырьков газа 7. В случае газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале на выходе нейтронной камеры l появляются одновременно высокочастотные и низкочастотные колебания, параметры которых фиксируются соответственно в виде интервала следования импульсов в блоке анализа динамики роста пузырьков газа 4 и в виде длительности импульсов в блоке анализа динамики движения пузырьков газа 7.

При совпадении параметров высокочастотных и низкочастотных колебаний на выходе элемента И 5 появляется сигнал, информирующий о негерметичности, что повышает- надежность идентификации факта газовой негерметичности ТВЭЛов. 4 ил.

138П498

30

Изобретение относится к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам для контроля эа появлением газовой негерметичности в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ) энергетических в экспериментальных ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем.

Цель изобретения — повышение надежности выявления факта газовой иегерметичности.

На фиг.l представлена структурная схема устройства для определения газовой негерметичности ТВЭЛов; íà I5 фиг.2 — график изменения радиусов

I пузырьков выходящего иэ ТВЭЛа rasa во времени; на фиг.3 — структурная схема. блока анализа динамики роста пузырьков rasa; на фиг,4 — структур- 20 иая схема блока анализа динамики движения пузырьков газа.

Устройство содержит нейтронную камеру 1, согласующий усилитель 2, высокочастотный полосовый фильтр 3, блок анализа динамики роста пузырьков газа 4, элемент И 5, низкочастотный полосовый фильтр 6, блок анализа динамики движения пузырьков газа 7 и индикатор 8.

Выход нейтронной камеры 1 соединен через согласующий усилитель 2 с входами высокочастотного 3 н низкочастотного 6 фильтров. Выход высокочастотного фильтра 3 подключен через блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 к одному входу элемента

И 5. Выход низкочастотного фильтра

6 подключен через блок анализа динамики движения пузырьков rasa 7 к 40 другому входу элемента И 5, выход которого соединен с входом индикатора 8.

На графике изменения радиусов пузырьков выходящего иэ ТВЭЛа газа во 45 времени, полученном по результатам эксперимента, (фиг.2), приведены эффективные величины радиусов выходящих из ТВЭЛа газовых пузырьков, т.е. в пересчете на эквивалентный газовый .пузырек сфери ческой формы, имеющий тот же объем. Отклонения формы газовых пузырьков от сферической прн данных размерах на величину изменения нейтронного потока практически не влияют. Из фиг.2 видно, что рост rasosoro пузырька происходит (от зарождения до отрыва) в течение около .0,003 с. При этом сразу же после отрыва газового пузырька в месте разгерметизации начинается рост следующего пуэь1рька. Эффективный радиус газового пузырька при этом уменьшается и для условий эксперимента из" меняется от 5 до I мм. Отсюда следует, что появление и рост пузырьков газа при газовой негерметичности сопровождается наличием высокочастотных составляющих в колебаниях нейтронного потока (от 100 до 5000 Гц), Причем, если с помощью высокочастотного полосового фильтра 3 выделяются сигналь|, соответствующие этим составляющим колебаний нейтронного потока, то на выходе фильтра 3 получаются импульсы, длительность которых равна длительности роста пузырька газа при разгерметизации ТВЭЛа.

Блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 содержит цоследовательно соединенные импульсный усилитель 9, вход которого является входом блока, амплитудный дискриминатор

lO и измеритель интервала между импульсами !1, а также элемент сравнения 12, выход которого является выходом блока, и задатчнк интервалов между импульсами 13, выход которого соединен с одним входом элемента сравнения 12, подключенного другим входом к выходу измерителя интервала между импульсами ll. Блок работает следующим образом. При появлении сигнала на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 он усиливается импульсным усилителем 9 и дискриминируется амплитудным дискриминатором 10. Уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 10 выбирается исходя из уровня фоновых шумов. Сигналы иа выходе амплитудного дискриминатора 10 представляют собой импульсы, амплитуда которых выше уровня дискриминации. Измеритель интервала времени ме,кду импульсами 11 измеряет длительность паузы между импульсами на выходе амплитудного дискриминатора 10 и передает измеренные значения временных интервалов на элемент сравнения 12.

При превышении измеренным интервалом времени со значением, формируемым задатчиком интервалов между импульсами 13, на выходе блока появляется сигнал, поступающий на один иэ входов элемента И 5.

1380498

»:.»лп.l» динамики движения

". ькоп газа 7 содержит последова1о!17 íî соединенные усилитель 14, которого лвляетсл входом блока

Э плитудный дискриминатор 15 и иэме-ель длительности импульсов 16, а

»к. е элемент сравнения 17 и эадатчик длительности импульсов 18, выход !

;oTnporo соединен с одним входом элемента сравнения 17, подключенного другим входом к выходу измерителя длительности импульсов 16. Блок работает следующим образом. При появлении сигнала на выходе низкочастотного полосового фильтра 6 он усиливается усилителем 14 и дискриминируется амплитудным дискриминатором 15, уровень дискриминации которого выбирается исходя иэ уровня фоновых шу- 20 мов. Измеритель длительности импульсов 16 измеряет длительность наличия сигнала на выходе амплитудного дис.— криминатора !5.

В элементе сравнения 17 произво- 25 дится сравнение длительности зарегистрированного импульса по значению, полученному н измерителе длительности импульсов 16 с заданным значением, которое формируется эадатчиком длительности импульсов 18, и вырабатывается сигнал н случае превышения измеренной длительности с заданной, который подается на другой вход элемента И 5.

Устройство для определения газовой негерметичности ТВЭЛон работает следующим образом.

Сигнал с выхода нейтронной камеры

1, усиленный и согласующем усилителе 40

2, поступает на входы высокочастотного 3 и низкочастотного 6 фильтров.

При нормальной работе реактора, даже в случае отсутствия газовой негерметичности ТВЭЛов, на выходе вы- 45 сокочастотного полосового фильтра 3 имеется отличный от нуля сигнал.

Этот сигнал обусловлен наличием фоновых шумов, сопровождающих нормальную работу реактоРа. Так, например пред- 50 варительные расчетные оценки для реактора БН-800 показывают, что уровень шумон соответствует в зоне максимального пустотного коэффициента

Реактивности амплитуде сигнала соот ветствующего появления газового пузырька с эквивалентным радиусом от

2 до 3 мм. Отсюда следует, что простая дискриминация сигнала по амплитуде малоэффективна. Поэтому необходимо использование специального блока динамики роста пузырьков газа 4, который позволяет более детально исследовать сигнал на выходе нысокочастотного полосового фильтра 3 и выделить импульсы,. соотнетстнующие появлению и росту газового пузырька при газовой негерметичности ТВЭЛов.

Дополнительным признаком для сигналов, характеризующих процесс появления и роста газовых пузырьков, является интервал времени между импульсами. При аварии реактора, связанной с перегревом ТВЭЛов, воэмЪжно закипание теплоносителя, которое сопровождается появлением в нейтронном сигнале импульсон длительностью менее

0,005 с. Поскольку при фильтрации высокочастотным полосоным фильтром

3 информация о прохождении газового пузырька через актинную зону теряется, то сигналы о эакипании теплоносителя могут быть приня ы за сигналы о наличии газ ой негерметичности ТВЭЛа. Учитывая, что газовая негерметичность ТВЭЛов и закипание теплоносителя вызывают разные для безопасной эксплуатации последствия, то возникает необходимость более четкой идентификации наличия газовой негерметичности ТВЭЛов.

При выходе газа из ТВЭЛа при газовой негерметичности и образонании rasoaoro пузырька он уносится теплоносителем и формирует колебания нейтронного потока в области частот от ! до 40 Гц, пропорциональные скорости его движения. Исходя нэ этого длительность колебания, характеризующего движение газового пузырька через активную зону, будет больше, чем длительность образования и роста пузырьков. Отсюда следует, что этн колебания будут низкочастотными и их длительность будет лежать в определенных временных границах. По этим признакам можно идентифицировать сигнал на выходе низкочастотного полосового фильтра 6, соответствующий процессу движения газового пузырька через активную зону реактора.

В случае наличия газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале нейтронного потока появляются одновременно высокочастотные и низкочастотные колебания, н то время как эакипание теп1380498. ров.

004 д® фюзи, с

Щч.2

002 лоносителя сопровождается наличием только высокочастотных колебаний, а прохождение газового пуэырькл через активную зону сопровождается наличием только низкочастотных колебаний.

Элемент И 5 обеспечивает сравнение моментов прихода сигналов с выходов блока анализа роста пузырьков газа

4 и блока анализа динамики движения пузырьков газа 7 и в случае одновременчостя прихода сигналов с их выходов вырабатывает сигнал о наличии газовой негерметичности ТВЭЛов, который подается на вход индикатора 8.

Изобретение позволяет повысить надежность выявления факта газовой негерметичности за. счет анализа высокочастотной и низкочастотной компонент колебания нейтронного потока.

Ф о р и у л а изобретения

Устройство для определения газовой негерметичности ТВЭЛов, содержащее согласующий усилитель, высокочястотный и низкочастотный полосовые фильтры, индикатор и нейтронную камеру, выход которой подключен через согласующий усилитель к входам высокочастотного и низкочастотного полосовых фильтров, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повыщения надежности выявления факта негерметичности, в него введены блок анализа динамики роста пузырьков газа, блок анализа динамики движения пузырьков газа и элемент И, подключенный выходом к входу индикатора н входами со ответственно к выходам блока анализа динамики роста пузырьков газа и блока анализа динамики движения пузырьков газа, входы которых соединены со20 ответственно с вЫходами соответственно высокочастотного и ниэкочастотоного полосовых фильт1ЗЯО4ОЯ

Составитель В.Костюхии

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчнк

Редактор Л.Волков

Заказ 2568

Тираж 268 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувскав наб., д. 4/5

Производственно"пояиграфическое предприлтие, г. УжГород, ул. Проектная, 4