Способ обнаружения негерметичности замкнутых технологических систем и резервуаров

 

Использование: изобретение относится к технике испытаний резервуаров и замкнутых систем на герметичность с помощью жидких веществ, в частности, на АЭС и используется при нахождении дефектного резервуара или технологической системы, если источник протечки установить затруднительно. Сущность: поочередно вводят в технологические системы и резервуары следящий радиоактивный индикатор - тритиевую воду, причем в резервуары вводят с помощью трубки длиной, равной высоте столба воды в резервуаре, заполненной раствором тритиевой воды, заглушая один конец трубки, опуская открытый конец до дна резервуара, освобождая заглушенный конец и постепенно поднимая трубку из резервуара, а в технологическую систему тритиевую воду вводят любым известным способом и после каждого введения по увеличению концентрации трития в контролируемом потоке судят о негерметичности данной технологической системы или резервуара. 2 табл.

Изобретение относится к технике испытаний резервуаров и замкнутых систем на герметичность с помощью жидких веществ, в частности, на АЭС и используется при нахождении дефектного резервуара или технологической системы, если источник протечки установить затруднительно. Такие задачи возникают, например, в тех случаях, когда резервуары или системы забетонированы или заглублены либо расположены в затесненных помещениях, непосредственный визуальный контроль в которых невозможен.

Известен способ с использованием опорных узлов, к которым подсоединены датчики измерения деформации, возникающей при изменении уровня в контролируемых емкостях (патент США N 4813275 "Способ и устройство для определения утечки из подземных резервуаров"). Известен также способ с контролем параметров объема полости, сообщающейся с контролируемым резервуаром (заявка Франции N 32630212 "Способ и устройство для измерения степени утечки из герметизированной емкости"). Однако эти способы не являются способами непосредственного контроля протечки, что является причиной существования погрешности, обусловленной использованием датчиков и средств измерений, сигнал которых зависит от величины измерения уровня жидкости в резервуарах. Это не позволяет определять малые протечки из резервуаров (мл/ч). Для обнаружения малых протечек требуется использование индикатора протечки, т.е. необходимо наличие вещества, находящегося в растворенном виде в резервуаре или технологической системе. Такие индикаторы известны, как правило, это химические вещества, обладающие окрашивающим эффектом, либо это радиоактивные вещества. Например, способ с использованием красителей приведен в а. с. СССР N 1439427 "Способ обнаружения течей в днищах наземных резервуаров", по которому раствор перманганата калия характерного цвета в кольцевом слое вокруг днища может проникать через неплотности в стыке днища и корпуса резервуара после того, как имитируется нагрузка столба жидкости на это днище.

Известен также способ с использованием индикаторной массы для контроля герметичности, при котором осуществляется цветовой переход индикатора (а. с. СССР N 1552031).

Однако использование красителей не является эффективным из-за сорбции этих веществ на поверхностях материалов, через которые просачивается жидкость, например бетон строительных конструкций и поверхности помещений. Кроме того, использование красителей ограничивается технологическими требованиями к содержимому резервуаров и технологических систем, не допускающими их применение в процессе эксплуатации оборудования.

Пропускающие стыки трубопровода определяют по "Способу определения утечек из трубопровода" (Вартазаров С.Я. Применение радиоактивных изотопов в гидравлических и гидрологических исследованиях. М. Атомиздат, 1967), по которому радиоактивное вещество вводят в трубопровод, поднимают давление в трубопроводе, снимают давление, измеряют мощность дозы от проб грунта, что дает возможность определять место утечки.

Способ применим только в процессе проверки оборудования на герметичность и не применим в процессе эксплуатации. В статическом варианте определения негерметичности трубопроводов трудность представляет операция равномерного распределения радиоактивного вещества по объему жидкости. Это же относится и к резервуарам, имеющим значительные габариты.

Наиболее близким техническим решением задачи определения негерметичности замкнутых технологических систем и резервуаров является "Способ обнаружения течи в охлаждающем контуре, встроенном в электрическую машину", заявка N 1362924, G01M3/20 Великобритания, 1974 г. по которому утечка обнаруживается добавлением индикатора типа гелия или трития к газу или воде, используемым для охлаждения и последующим обнаружением индикатора соответственно в воде или газе. В варианте использования трития его в виде тритированной воды добавляют к воде, используемой для охлаждения обмотки статора, и в случае протечки тритий обнаруживают с помощью счетчика, через который проходит водород из газонепроницаемого корпуса турбогенератора.

Этот способ применим, когда заранее предполагается, что источник протечки в газонепроницаемом корпусе охлаждающий водяной контур и утечка определяется только тогда, когда она локализована в корпусе. Если утечка вне корпуса, то по данному способу контур считается не имеющим протечки.

С целью устранения указанных недостатков в предлагаемом решении тритиевую воду вводят поочередно в технологические системы и резервуары, причем в резервуары вводят с помощью трубки длиной, равной высоте столба воды в резервуаре, заполненной раствором тритиевой воды, заглушая один конец трубки, опуская открытый конец до дна резервуара, освобождая заглушенный конец и постепенно поднимая трубку из резервуара, а в технологическую систему тритиевую воду вводят любым известным способом и после каждого введения по увеличению концентрации трития в контролируемом потоке судят о негерметичности данной технологической системы или резервуара.

Пример 1. Для проверки одного из возможных источников протечки в помещении бассейна выдержки (БВ) на герметичность заполнили трубку раствором тритиевой воды, заглушили один конец трубки, опустили открытый конец до дна бассейна, освободили заглушенный конец и постепенно подняли трубку. Включили циркуляцию воды в технологической системе БВ и с периодом 20 мин отобрали три пробы воды. Результаты измерений концентрации трития показали их совпадение, что говорит об эффективности перемешивания воды БВ и индикатора. В табл. 1 приведены данные по концентрации изотопов в воде таких технологических систем, как циркуляционный контур (ЦК), бассейн выдержки (БВ), бассейн выдержки технологических каналов (БВТК) и в протечке.

Из данных табл. 1 видно, что концентрация радионуклидов в протечке и в технологических системах различна и по ним невозможно судить об источнике протечки. Концентрация трития в ЦК и протечке одинакова, что говорит о возможном источнике. После введения тритированной воды в БВ концентрация трития увеличилась. В протечке же концентрация трития в пределах погрешности измерений осталась той же. Следовательно, БВ является герметичным. Позже при вскрытии боксов с оборудованием ЦК действительно был обнаружен дефект, являющийся причиной негерметичности ЦК.

Пример 2. В табл.2 приведены данные по концентрации трития в двух БВ, БВТК и протечке в технологическом помещении АЭС до введения и после введения трития в БВТК.

Из данных табл.2 видно, что при введении трития в БВТК концентрация трития в протечке увеличилась до величины концентрации в БВТК. Введение трития в другие системы не привело к изменениям концентрации в протечке. Таким образом, негерметичной системой является БВТК.

Данные примеры иллюстрируют невозможность определения негерметичности систем по известному способу и возможность использования для этой цели вводимого по заявляемому способу трития.

Предлагаемый способ прост в выполнении. Измерения сводятся к регистрации относительной активности трития. Метод отличает специфичность и точность определения негерметичной системы. Определению не мешает присутствие других элементов или химически активных сред, так как перед измерением пробы проходят стадию очистки методом дистилляции. Способ доступен и дешев. Для регистрации радиоактивности используют простую измерительную аппаратуру жидкостные радиометры всех типов. Радиационная безопасность обеспечивается применением низких индикаторных концентраций. Согласно "Санитарным нормам", использование изотопов в индикаторных количествах допускается при работе в обычных лабораторных условиях. Не требуется специальных мер безопасности, а также проведения дезактивационных работ, так как тритиевая вода испаряется как обычная. Поэтому использование предлагаемого способа позволяет определить негерметичность замкнутых технологических систем и резервуаров не только в атомной энергетике, но и в других отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

Способ обнаружения негерметичности замкнутых технологических систем и резервуаров, включающий введение в систему или резервуар следящего радиоактивного индикатора тритиевой воды и контроль в потоке протечки, отличающийся тем, что радиоактивный индикатор вводят поочередно в технологические системы и резервуары, причем в резервуары вводят с помощью трубки, длиной, равной высоте столба воды в резервуаре, заполненной раствором тритиевой воды, заглушая один конец трубки, опуская открытый конец до дна резервуара, освобождая заглушенный конец и постепенно поднимая трубку из резервуара, а в технологическую систему тритиевую воду вводят любым известным способом и после каждого введения по увеличению концентрации трития в контролируемом потоке судят о негерметичности данной технологической системы или резервуара.

РИСУНКИ

Рисунок 1