Способ определения величины зацепления телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора

Изобретение относится к регулированию параметров реакторной установки и используется для определения величины зацепления телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального реактора большой мощности. Способ определения величины зацепления телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора включает воздействие на телескопическое соединение переменным электромагнитным полем, улавливание ответного сигнала, определение высотных отметок торцов сопрягаемых в соединении узлов и последующий контроль величины зацепления. По ответному сигналу фиксируют изменение величины удельной электропроводности металла и по расстоянию между этими изменениями определяют величину зацепления. Изобретение направлено на решение задачи повышения безопасности и надежности эксплуатации реакторной установки и продление рабочего ресурса при контроле, диагностике и прогнозировании сборки тракта технологического канала в результате многолетней работы реактора при интенсивном нейтронном облучении и высокой температуре. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к регулированию параметров реакторной установки (РУ) и, в частности, может быть использовано для определения величины зацепления телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны реактора РБМК (реактор большой мощности канальный). Технологический канал (ТК) канального реактора является одним из основных элементов реакторной установки, в котором располагается тепловыделяющая сборка (ТВС) с топливом. Весь тракт технологического канала вместе с графитовой кладкой на работающем реакторе находится при высокой температуре и огромном радиационном облучении от работы ТВС. В наибольшей степени от нейтронного облучения страдают графитовые кольца, расположенные на ТК, и графитовая кладка, образуемая графитовыми колоннами. На верхней графитовой колонне закреплен фланец. Графитовая колонна активной зоны реактора цилиндрическим хвостовиком фланца образует с втулкой верхнего тракта реактора телескопическое соединение. В результате длительного облучения нейтронами графитовая кладка распухает, механическая прочность графитовых колонн уменьшается и со временем она начинает проседать. При этом фланец также проседает, т.е. опускается вниз, и величина телескопического зацепления, установленная в 225 мм, начинает уменьшаться. Регламентом установлена минимальная величина зацепления в 80 мм, после чего решается вопрос о дальнейшей эксплуатации реакторной установки.

Для оценки работоспособности реакторной установки периодически проверяют высоту графитовых колонн (Регламент эксплутационного контроля технологических каналов, каналов СУЗ и графитовой кладки реакторов РБМК-1000; НИКИЭТ, 1993 г., инв. Е 040-2703).

Известен взятый в качестве прототипа, способ контроля величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора (п.2184996 от 08.12.2000).

На телескопическое соединение воздействуют переменным магнитным полем, улавливают ответный сигнал, фиксируют по нему изменение величины магнитного сопротивления граничных участков телескопического соединения и по расстоянию между этими изменениями судят о величине зацепления; воздействие ведут переменным магнитным полем с частотой 50-500 Гц.

Недостатками данного способа является следующее.

1. Снижение точности и надежности регулирования параметров РУ при определении величины зацепления вследствие зависимости магнитного градиента от расположения датчика, что влечет за собой уменьшение и неустойчивость сигнала отклика на электромагнитное возбуждение.

2. Снижение точности и надежности регулирования параметров РУ при определении величины зацепления из-за невозможности использования способа при изготовлении одной из частей конструкции телескопического соединения из немагнитной стали.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения безопасности и надежности эксплуатации реакторной установки, а также продления рабочего ресурса при контроле, диагностике и прогнозировании сборки тракта технологического канала в результате многолетней работы реактора при интенсивном нейтронном облучении и высокой температуре.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе определения величины зацепления телескопического соединения втулки верхнего тракта с трубой фланца графитовой колонны воздействуют на телескопическое соединение переменным электромагнитным полем, улавливают ответный сигнал, определяют отметки торцов сопрягаемых в соединении узлов и контролируют величину зацепления.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что по ответному сигналу фиксируют изменение величины удельной электропроводимости металла и по расстоянию между этими изменениями определяют величину зацепления.

Кроме того, отличительной особенностью является то, что воздействие ведут переменным электромагнитным полем с частотой 1-5 кГц.

В результате практического применения предлагаемого способа повышается безопасность и надежность, а также экономичность и точность работы реакторной установки за счет более точного и объективного определения величины зацепления в телескопическом соединении вследствие устойчивости сигнала отклика удельной электропроводности металла на магнитное возбуждение, независимости магнитного градиента от расположения датчика, а также возможности изготовления частей конструкции из металла различных марок.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 показан фрагмент верхнего тракта ТК с извлеченной ТВС, где

1 - технологический канал (ТК),

2 - магнитоиндукционный измерительный преобразователь,

3 - труба верхнего тракта,

4 - цилиндрический хвостовик фланца,

5 - втулка верхнего тракта (длина втулки В постоянна и равна 330 мм),

6 - фланец верхней графитовой колонны,

7 - верхняя графитовая колонна.

8 В - постоянная (330 мм), (А и Б) - переменные величины телескопического соединения.

На фиг.2 показана последовательность векторных диаграмм, поясняющих осуществление способа.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности: из ТК выгружают ТВС, затем (см. фиг.1) в ТК (1) опускают обойму (капсулу) с магнитоиндукционным измерительным преобразователем (2) на высоту расположения верхнего внутреннего бурта тракта. Рабочий режим преобразователя устанавливается по соединительному кабелю от устройства управления с параметрами работы генератора на частотах 1-5 кГц и амплитудой 10-15 В. Далее капсулу с преобразователем опускают вниз для сканирования телескопического соединения, образуемого цилиндрическим хвостовиком (4) фланца (6) с втулкой (5) верхнего тракта реактора. При этом П-образный ферритовый сердечник измерительного преобразователя (2), имеющий на каждой своей половине независимые обмотки возбуждения и сигнальные, воздействует своим электромагнитным полем через стенку ТК на конструкцию телескопического соединения верхнего тракта. Под воздействием электромагнитного поля возникает ЭДС в измерительных обмотках преобразователя, пропорциональная удельной электропроводимости материалов конструкции, которая трансформируется в электрические сигналы измерительных обмоток преобразователя и далее, после обработки, появляется на экране жидкокристаллического дисплея измерительного устройства в виде графической информации.

Процесс измерения величины телескопического зацепления сводится к одноразовому либо двухразовому сканированию конструкции телескопического соединения. При этом конструкция измерительного преобразователя, выполненная с двумя измерительными обмотками, позволяет получить двойную информацию о расположении торцов телескопического зацепления за одно сканирование, что является существенным преимуществом в точности измерения величины зацепления. Если же сканирование проводить дважды, то точность измерения увеличится вдвое.

На фиг.2 представлен процесс обработки сигналов преобразователя после сканирования и вычисление величины зацепления устройством обработки. На диаграмме а) представлен сигнал первого датчика преобразователя, на диаграмме б) - этот же сигнал, прошедший процедуру формирования для последующей обработки, программируемой матрицей. Принимая во внимание то обстоятельство, что в наибольшей степени величина зацепления изменяется за счет перемещения вниз трубы фланца, установленного на графитовой колонне, которая подвержена усадке, то вычисление величины зацепления сводится к непосредственному измерению величины зацепления. Для этого программируемая матрица делит время перемещения преобразователя по задним фронтам импульсов (см. фиг.2, диаграмма б), соответствующих краю внутреннего бурта и торцу втулки фланца на N=1000 периодов (см. фиг.2 диаграмма в), что соответствует пересчетному коэффициенту К=В/1000=0,33 мм, где В - длина втулки (330 мм) для данной скорости сканирования. После этого программируемая матрица вычисляет число периодов n, приходящихся на долю времени сканирования телескопического зацепления (см. фиг.2 диаграмма г) и по формуле A1=K×n1 вычисляет непосредственно длину телескопического зацепления. Вычисление величины зацепления по сигналу второго датчика преобразователя происходит в той же последовательности, при которой получают второй результат А2=К×n2. Далее матрица вычисляет среднеарифметическое значение величины зацепления Аср=(А1+А2)/2.

Пример. Так, если за время сканирования по сигналу первого датчика получили значение числа периодов в зацеплении n1=410, то сама величина зацепления А1=К×n1=0.33×410=135.30 м, а по сигналу второго датчика - n2=411, то величина зацепления А2=0.33×411=135.63 мм, откуда Аср=135.46 мм. При этом точность измерения величины зацепления при N=1000 периодов соответствует ±0.16 мм.

Точность измерения можно увеличить за счет увеличения частоты стробирования времени сканирования телескопического зацепления, т.е. изменяя величину N до 10000.

Предлагаемый способ прошел лабораторные испытания на специальном стенде, в настоящее время подготавливается программа и техническая база для осуществления внедрения предлагаемого способа на Курской АЭС.

1. Способ определения величины зацепления телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора, включающий воздействие на телескопическое соединение переменным электромагнитным полем, улавливание ответного сигнала, определение высотных отметок торцов сопрягаемых в соединении узлов и последующий контроль величины зацепления, отличающийся тем, что по ответному сигналу фиксируют изменение величины удельной электропроводимости металла и по расстоянию между этими изменениями определяют величину зацепления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие ведут переменным электромагнитным полем с частотой 1-5 кГц.