Устройство для контроля расхода воды-теплоносителя в первом контуре канального ядерного реактора
Изобретение относится к канальным ядерным реакторам, в частности к устройствам для контроля расхода воды-теплоносителя в первом контуре канального ядерного реактора серии РБМК. В устройстве контроль расхода воды-теплоносителя в первом контуре канального ядерного реактора, не требующем контакта с теплоносителем, основан на регистрации разнесенными вдоль технологического канала (ТК) детекторами изменения гамма-активности изотопа 16N в воде-теплоносителе в результате радиоактивного распада этого изотопа за время движении воды по ТК между разнесенными детекторами. Контроль активности 16N будет вестись по линиям гамма-излучения с энергией квантов 7,12 МэВ и 6,13 МэВ, которые будут выделяться из фонового излучения детектором, основанным на регистрации совпадений импульсов двух счетчиков электронов, разделенных поглотителем электронов с энергией около 6 МэВ. В состав устройства включен электронный блок, связанный с детекторами электрическими линиями, выделяющий и регистрирующий сигналы детекторов, пропорциональные активности 16N в теплоносителе, и способный рассчитать расход воды в ТК. Технический результат заключается в повышении надежности контроля расхода воды-теплоносителя в первом контуре теплоносителя канального ядерного реактора и улучшении условий безопасной эксплуатации. 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение, - канальные ядерные реакторы, в частности реакторы серии РБМК.
Известно техническое решение, в котором первый контур теплоносителя канальных ядерных реакторов РБМК оснащается системой контроля расхода воды в технологических каналах (ТК) на основе шариковых расходомеров, каждый из которых имеет подвижный элемент (шарик), встроенный в технологический канал и омываемый теплоносителем [1]. Надежность шариковых расходомеров недостаточна из-за потери в процессе эксплуатации свободы перемещения шариков внутри ТК. Замена шарика в расходомере канального ядерного реактора связана с необходимостью нарушать и вновь восстанавливать герметичность ТК - операцией, крайне ответственной и затрудненной радиоактивностью осадков, накапливающихся в ТК. Известно изобретение [2] "Устройство для контроля за расходом теплоносителя в ядерном реакторе", в котором предложена система радиационного контроля теплоносителя, содержащая позиционно-управляемые гамма-датчики. Недостатком этого устройства является отсутствие решения о избирательности гамма-датчиков к гамма-излучению, исходящему из ТК и связанному с величиной расхода теплоносителя. Известно изобретение [3] "Измеритель скорости течения теплоносителя в первом контуре реактора", на основе которого возможно создание устройства для контроля за расходом теплоносителя; в изобретении предлагается использовать блок детектирования гамма-излучения теплоносителя в виде ионизационной камеры, расположенной вдоль ТК. Изобретение [3] является аналогом, наиболее близким к предлагаемому изобретению, и выбрано в качестве прототипа. Недостатком прототипа [3] является неконтролируемая зависимость показаний измерителя от величины фонового гамма-излучения, неизбежно присутствующего в помещении, где расположены ТК с теплоносителем ядерного реактора; этот недостаток является следствием применения в прототипе в качестве детектора гамма-излучения ионизационной камеры, сигнал которой пропорционален суммарной мощности дозы гамма-излучения в месте ее расположения, то есть сигнал ионизационной камеры невозможно разделить на информативную и фоновую части. Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого технического решения, заключается в повышении надежности контроля расхода воды-теплоносителя в первом контуре теплоносителя канального ядерного реактора и улучшении условий безопасной эксплуатации за счет исключения необходимости разгерметизации технологического канала с радиоактивным теплоносителем в случае ремонта или смены датчика сигналов. Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для контроля расхода воды-теплоносителя в первом контуре канального ядерного реактора содержит два одинаковых детектора гамма-излучения изотопа 16N, размещенных вблизи технологического канала постоянного сечения S, по которому протекает вода-теплоноситель, активированная в ядерном реакторе изотопом 16N, с расстоянием L друг от друга, соответствующим времени прохождения воды между ними по каналу не менее 1 с, и электронный блок, связанный с детекторами электрическими линиями, выделяющий и регистрирующий сигналы К детекторов, пропорциональные активности 16N в теплоносителе, и способный рассчитать расход воды Q по формуле Q=0,693 SL(
lnК1/К2)-1, где Q - расход воды; S - сечение технологического канала; L - расстояние между детекторами; =7,1 с - период полураспада изотопа 16N; K1 - сигнал детектора более близкого к активной зоне реактора; К2 - сигнал детектора более удаленного от активной зоны реактора; причем каждый из двух одинаковых детекторов гамма-излучения изотопа 16N образован парой (или несколькими парами) счетчиков электронов, между которыми расположен поглотитель электронов толщиной d, в состав которого входят элементы с малым порядковым номером по таблице Менделеева (например, бериллий, углерод, алюминий), причем R1<dгде d - толщина поглотителя электронов;
R1 - пробег в поглотителе электронов с энергией Е1, большей энергии квантов гамма-излучения по крайней мере большинства радиоактивных примесей в теплоносителе и радиоактивных осадков на поверхности технологического канала (например, E1=5 МэВ);
R2 - пробег в поглотителе электронов с энергией Е2, близкой, но меньшей энергии квантов гамма-излучения изотопа 16N (например, Е2=5,5 МэВ);
а электронный блок, связанный с детекторами электрическими линиями, выделяет и регистрирует совпадения сигналов счетчиков каждого детектора и числа этих совпадений в единицу времени принимаются за сигналы К1 и К2 детекторов, пропорциональные активности 16N в теплоносителе. Указанная совокупность признаков необходима и достаточна для обеспечения технических результатов, получаемых при реализации устройства. Устройство в статике показано на чертеже. Оно включает в себя два детектора гамма-излучения 1, каждый из которых состоит из пары (или нескольких пар) счетчиков электронов 2, разделенных поглотителем электронов 3, и электронный блок 4, связанный с детекторами электрическими линиями 5. Детекторы 1 располагаются рядом с ТК на расстоянии друг от друга, соответствующем времени прохождения воды между ними по каналу не менее 1 с (технологический канал 6 в состав устройства не входит). Электронный блок 4 связан магистралью цифровых сигналов 7 с рабочей станцией 8 оператора устройства (магистраль 7 и станция 8 в состав устройства не входят). Работа устройства происходит следующим образом. В воде, расход которой контролирует устройство, во время прохождения активной зоны реактора образуются радиоактивные гамма-излучающие примеси. В частности, при взаимодействии с нейтронами по реакциям 15N(n
)16N и 16O(np)16N в воде образуется изотоп 16N с периодом полураспада =7,1 с и с энергией квантов 
1=7,12 МэВ (7,0% числа распадов) и 2=6,13 МэВ (75% числа распадов). Этот изотоп всегда присутствует в ТК при работе ядерного реактора в энергетическом диапазоне мощности. За время движении воды по ТК между разнесенными детекторами активность этого изотопа изменяется по закону радиоактивного распада, что позволяет рассчитать скорость движения воды и ее объемный расход в технологическом канале с постоянным сечением между детекторами. Устройство контролирует активности 16N по линиям гамма-излучения с энергией квантов 7,12 МэВ и 6,13 МэВ, которые выделяются из фонового излучения детекторами, основанными на регистрации совпадений импульсов пары счетчиков электронов, разделенных поглотителем электронов с энергией около 6 МэВ. Каждый из двух одинаковых детекторов гамма-излучения изотопа 16N образован парой (или несколькими парами) счетчиков электронов, между которыми расположен поглотитель электронов толщиной d, причемR1<d
где d - толщина поглотителя электронов;
R1 - пробег в поглотителе электронов с энергией Е1, большей энергии квантов гамма-излучения по крайней мере большинства радиоактивных примесей в теплоносителе и радиоактивных осадков на поверхности технологического канала (например, Е1=5 МэВ);
R2 - пробег в поглотителе электронов с энергией Е2, близкой, но меньшей энергии квантов гамма-излучения изотопа 16N (например, Е2=5,5 МэВ). Для уменьшения фоновой нагрузки счетчиков электронов поглотитель электронов между счетчиками изготовляется из элементов с малым порядковым номером по таблице Менделеева (например, бериллия, углерода, алюминия). Электронный блок, связанный с детекторами электрическими линиями, выделяет и регистрирует совпадения сигналов каждой пары счетчиков каждого детектора; числа этих совпадений в единицу времени принимаются за сигналы K1 и K2 детекторов, пропорциональные активности 16N в теплоносителе в местах расположения детекторов. Расчет объемного расход воды электронный блок проводит по формуле
Q=0,693SL(
lnK1/K2)-1,где Q - объемный расход воды;
S - сечение технологического канала;
L - расстояние между детекторами;
=7,1 с - период полураспада изотопа 16N;K1 - сигнал детектора более близкого к активной зоне реактора;
K2 - сигнал детектора более удаленного от активной зоны реактора. Электронный блок формирует выходные цифровые сигналы и по магистрали цифровых сигналов передает их рабочей станции оператора (магистраль цифровых сигналов и рабочая станция в состав устройства не входят). Максимальное значение контролируемого объемного расхода Qmax (при движения воды по ТК между разнесенными детекторами за время 1 с) принимается соответствующим значению К1/К2= 0,1; минимальное значение контролируемого объемного расхода Qmin принимается соответствующим значению К1/К2=10. Отношение этих величин Qmax/Qmin=ln10/ln1,1
24. Для осуществления предлагаемого изобретения необходимо наличие или возможность изготовления составных частей устройства, удовлетворяющих условиям эксплуатации в помещениях канального ядерного реактора и обеспечивающих возможность контроля расхода воды в широком диапазоне. Температура в помещении, в котором расположены ТК реактора РБМК, может достигать 300oС; мощность экспозиционной дозы фонового гамма-излучения в этом помещении может быть порядка 10 Р/ч. Счетчики электронов, работоспособные в этих условиях, изготовляются [4] (например, типов СБМ 13, СБМ 14, СИ 28БГ). То же можно сказать и о электрических проводах и кабелях (например, типов 2РК50-2-41 ТУ 16. К76-167-2000 или 2РК50-2-71 ТУ 16-К76.149-98), которые можно использовать в качестве линий связи между детекторами и электронным блоком предлагаемого устройства. Возможность изготовления электронного блока, выделяющего и регистрирующего совпадения сигналов счетчиков каждого детектора и число этих совпадений в единицу времени, не вызывает сомнений, так как подобные устройства известны [5]. Источники информации1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. М.: Машиностроение, 1987. 2. Русинов В.Ф., Борисов В.Ф. "Устройство для контроля за расходом теплоносителя в ядерном реакторе". Патент 2100855, заявл. 03.11.95. 3. Остапенко В. В. "Измеритель скорости течения теплоносителя в первом контуре ядерного реактора". Авторское свидетельство 1222044, заявл. 03.07.84. 4. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2, 2000 г.. 5. Аглинцев К.К. Дозиметрия ионизирующих излучений. М.: Гос. изд. технико-теоретической литературы, 1957.
Формула изобретения
lnK1/К2)-1,где Q - расход воды;S - сечение технологического канала;L - расстояние между детекторами;=7,1 с - период полураспада изотопа 16N;K1 - сигнал детектора более близкого к активной зоне реактора;К2 - сигнал детектора более удаленного от активной зоны реактора,причем каждый из двух одинаковых детекторов гамма-излучения изотопа 16N образован парой (или несколькими парами) счетчиков электронов, между которыми расположен поглотитель электронов толщиной d, в состав которого входят элементы с малым порядковым номером по таблице Менделеева (например, бериллий, углерод, алюминий), причемR1 < d < R2,где d - толщина поглотителя электронов;R1 - пробег в поглотителе электронов с энергией Е1, большей энергии квантов гамма-излучения по крайней мере большинства радиоактивных примесей в теплоносителе и радиоактивных осадков на поверхности технологического канала (например, Е1=5 МэВ);R2 - пробег в поглотителе электронов с энергией Е2, близкой, но меньшей энергии квантов гамма-излучения изотопа 16N (например, Е2=5,5 МэВ),а электронный блок, связанный с детекторами электрическими линиями, выделяет и регистрирует совпадения сигналов счетчиков каждого детектора и числа этих совпадений в единицу времени принимаются за сигналы K1 и К2 детекторов, пропорциональные активности 16N в теплоносителе.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 13.04.2009
Дата публикации: 10.12.2011
Похожие патенты:
Изобретение относится к способу и устройству для получения жидкой пробы из защитной противоаварийной оболочки реактора атомной электростанции с помощью пробоотборного сосуда
Изобретение относится к измерительному устройству для определения концентрации бора в теплоносителе контура охлаждения ядерной энергетической установки
Устройство для газации теплоносителя первого контура реактора, охлаждаемого водой под давлением // 2173487
Изобретение относится к устройству для газации водородом жидкого теплоносителя первого контура реактора, охлаждаемого водой под давлением, причем реактор, охлаждаемый водой под давлением, снабжен емкостью компенсатора объема и по меньшей мере одним подключенным за ней насосом высокого давления
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в ядерных энергетических установках
Изобретение относится к устройствам контроля за технологическими параметрами ядерных реакторов, в частности, за расходом теплоносителя в технологических каналах (ТК) с тепловыделяющими сборками (ТВС)
Изобретение относится к автоматическому контролю технологических процессов и может быть использовано для анализа протекающих в трубопроводах газожидкостных сред
Способ контроля радионуклидов йода в водном теплоносителе атомных энергетических установок // 2225648
Изобретение относится к области радиохимического анализа
Изобретение относится к области атомной техники и предназначено для контроля состояния активной зоны судовой ядерной энергетической установки с водным теплоносителем
Изобретение относится к области атомной техники и предназначено для контроля герметичности парогенераторов судовой ядерной энергетической установки на остановленном реакторе как при стационарном давлении, так и при проведении гидравлических испытаний
Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для определения теплогидравлических характеристик (ТГХ) по сечению сборки и может быть использовано при определении параметров одно-двухфазных потоков в тепловыделяющих сборках различного назначения
Изобретение относится к работе и безопасности ядерных реакторов с водным теплоносителем, а именно к способу организации водно-химического режима водного теплоносителя энергетических установок
Изобретение относится к способам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора по активности продуктов деления в теплоносителе первого контура корпусных ядерных реакторов и направлено на повышение безопасности эксплуатации ядерных реакторов. Способ контроля герметичности оболочек твэлов включает регистрацию запаздывающих нейтронов в теплоносителе первого контура ядерного реактора с помощью первого детектора (1) через равные интервалы времени T, соответствующие времени полного цикла обращения теплоносителя в первом контуре реактора, измерение интенсивностей Ni и Ni+T сигналов детектора, пропорциональных нейтронной активности теплоносителя в моменты времени ti и ti+T, определение разности (Ni+T-Ni)K=ΔNK, где k - номер процедуры вычитания, сравнение разности ΔNK со значением ΔNK-1. Сигнал детектора (1) через дифференциальный трансформатор (2) и усилитель (3) поступает на дискриминатор (4), который обеспечивает дискриминацию шумов усилителя (3), обрабатывает и преобразовывает аналоговые сигналы в стандартные импульсы для передачи на вход преобразователя счет-код (5). Далее сигналы поступают в ПЭВМ (6), где они обрабатываются по заданному алгоритму. Выполнение условия ΔN≥2ΔNK-1 свидетельствует о разгерметизации оболочек твелов. Техническим результатом является повышение точности и достоверности контроля герметичности оболочек твэлов. 1 ил.
Изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и направлено на мониторинг наличия протечек в бассейнах выдержки атомных электростанций. Система мониторинга протечек бассейна выдержки содержит датчик расхода воды, поступающей по трубопроводу устройства очистки, датчик уровня жидкости, установленного на штатных гнездах водозамещающих изделий, два датчика температуры и влажности, размещенных на входе и выходе вентиляции реакторного зала. При этом все выходы перечисленных датчиков электрически соединены через устройство ввода с контроллером, связанным выходом с входом сигнализатора превышения допустимого уровня утечек радиационной воды и соединенным с компьютером, причем контроллер имеет блок ввода информации о количестве обслуживающего персонала и водозамещающих изделий, а для обеспечения функционирования системы она снабжена блоком бесперебойного питания. Технический результат заключается в снижении громоздкости системы, в проведении расчета утечек бассейна, т.е. в обеспечении постоянного мониторинга с помощью современных средств автоматизации. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к способам диагностики ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Способ диагностики включает процесс измерения параметров теплоносителя, причем процедура контроля и управления включает измерение активности кислорода в свинцово-висмутовом теплоносителе в центральной буферной емкости реакторного моноблока, измерение активности кислорода в свинцово-висмутовом теплоносителе в периферийной буферной емкости реакторного моноблока, контрольное измерение активности кислорода в свинцово-висмутовом теплоносителе в «холодной» фазе резервным датчиком, который в основное время сохраняет свои параметры вне теплоносителя и погружается в свинцово-висмутовый теплоноситель только на время измерения. Способ также включает управление массообменным аппаратом для ввода растворенного кислорода в теплоноситель с целью обеспечения заданного кислородного режима теплоносителя, управление дожиганием и диспергатором газа для реализации водородной очистки теплоносителя. Технический результат - повышение эффективности диагностики теплоносителя свинцово-висмутового быстрого реактора. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к системам для непрерывного и оперативного измерения концентрации борной кислоты в первом контуре теплоносителя ядерного реактора. Система измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя энергетического ядерного реактора включает первый и второй лазерные генераторы, измерительную и эталонную кюветы, первый и второй фотоприемные блоки, электрически связанные с блоком обработки и управления, а также оптические элементы, обеспечивающие оптическую связь между лазерными генераторами, кюветами и фотоприемными блоками. Измерение осуществляется абсорбционным спектральным методом путем просвечивания зондирующим лазерным излучением измерительной кюветы, подключенной к первому контуру теплоносителя ядерного ВВЭР реактора. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений, а также возможность измерения малых концентраций борной кислоты в составе теплоносителя и обеспечение высокой оперативности проведения дистанционных измерений. 6 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для определения расхода теплоносителя в каналах ядерных энергетических установок при измерении расхода теплоносителя с помощью турбинных расходомеров различных типов
