Способ определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора и устройство для его осуществления



Способ определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора и устройство для его осуществления
Способ определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора и устройство для его осуществления
Способ определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2400839:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческое предприятие "Кропус" (ООО "НВП "Кропус") (RU)

Изобретение относится к области контроля работоспособности ядерного реактора.

Способ определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта (1) с фланцем (3) графитовой колонны (4) канального ядерного реактора включает воздействие на телескопическое соединение постоянного магнитного поля, улавливание ответного сигнала, фиксирование по нему точек максимального изменения напряженности в зазоре между полюсами П-образного магнита и границами перекрытия телескопического соединения и последующее вычисление величины перекрытия. Способ реализуется с помощью устройства, выполненного в виде аксиально расположенного в технологическом канале (5) вертикально подвижного измерительного преобразователя (7), соединенного с ним блока электронной обработки сигнала, связанного с компьютером. У полюсов П-образного магнита расположены магниточувствительные элементы, включенные дифференциально и скомпенсированные на поверхности однородной ферромагнитной среды.

Изобретение направлено на повышение точности определения величины перекрытия за счет исключения влияния электропроводимости как ферромагнитных труб телескопического соединения, так и технологического канала с центрирующими втулками. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области контроля работоспособности ядерного реактора, при котором производится определение величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора.

Канальный ядерный реактор содержит 1400 ячеек, каждая из которых состоит из помещенного в графитовую колонну технологического канала (ТК) с расположенной внутри тепловыделяющей сборкой (ТВС). Весь тракт технологического канала вместе с графитовой колонной на работающем реакторе находится при высокой температуре и огромном радиационном облучении от работы ТВС. В наибольшей степени от нейтронного облучения страдает графитовая колонна, которая цилиндрическим хвостовиком фланца образует с втулкой верхнего тракта реактора телескопическое соединение. В результате длительного облучения нейтронами графит распухает, механическая прочность графитовой колонны уменьшается и со временем она начинает проседать. При этом фланец также проседает, т.е. опускается вниз, и величина перекрытия телескопического соединения, установленная в 225 мм на новом реакторе, начинает уменьшаться. Минимально допустимая величина перекрытия составляет 80 мм, после чего решается вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации ядерного реактора.

Известен способ контроля величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора, включающий определение высотных отметок торцов сопрягаемых в соединении узлов и последующее вычисление величины перекрытия (Регламент эксплуатационного контроля технологических каналов, каналов СУЗ и графитовой кладки реакторов РБМК-1000; НИКИЭТ, 1993, инв. Е 040-2703). Для осуществления способа извлекают ТВС, вырезают технологический канал, вертикальным перемещением извлекают его из реактора, внутрь ТК заводят технический эндоскоп, опускают его объектив до глубины расположения телескопического соединения, далее проводят необходимые замеры и вычисления.

Недостатком известного способа является то, что производится косвенный замер величины перекрытия. Кроме того, недостатком является необходимость извлечения и последующей утилизации технологического канала и постановки в ячейку нового.

Указанные недостатки устранены в способе контроля величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны ядерного реактора, описанном в патенте РФ №2184996 от 08.12.2000. Способ содержит воздействие на телескопическое соединение переменного магнитного поля с частотой 50-500 Гц, улавливание ответного сигнала, фиксирование по нему изменений величин магнитного сопротивления на границах перекрытия телескопического соединения и последующее вычисление величины перекрытия по расстоянию между этими изменениями.

Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего аксиально расположенный в технологическом канале вертикально подвижный измерительный преобразователь (ИП), состоящий из двух сигнальных, включенных встречно, обмоток и одной возбуждающей обмотки, механизмы перемещения измерительного преобразователя и блок электронной обработки сигнала, коммутированный с измерительным преобразователем и компьютером.

Недостатком известного способа является неточность определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны ядерного реактора, обусловленная следующими факторами. Обойма верхнего тракта и хвостовик фланца изготовлены из ферромагнитной стали, технологический канал и расположенные на нем центрирующие втулки - из аустенитной немагнитной стали. Поскольку на телескопическое соединение воздействуют переменным магнитным полем с частотой 50-500 Гц, то на ответный сигнал ИП влияет не только магнитное сопротивление на границах перекрытия, но и электропроводимость составляющих телескопическое соединение ферромагнитных труб из-за возникновения в них вихревых токов, что является мешающим фактором для точного определения величины перекрытия телескопического соединения.

Кроме того, сильное влияние на ответный сигнал ИП оказывает и электропроводимость самого ТК с центрирующими втулками, через который воздействуют переменным магнитным полем, особенно в случае близкого расположения центрирующих втулок к контролируемому перекрытию. При максимальном значении величины перекрытия (225 мм) и минимальном (80 мм) ответный сигнал с ИП получается суммарным от границы перекрытия и границы втулки, что дополнительно увеличивает погрешность определения величины перекрытия телескопического соединения.

На точность определения величины перекрытия влияет еще один фактор. Так как в зоне контроля (в остановленном и охлажденном реакторе) температура составляет 70-90°С, то при помещении ИП, состоящего из двух сигнальных, включенных встречно, обмоток и одной возбуждающей обмотки, в эту среду происходит изменение комплексного сопротивления этих обмоток, что приводит к разбалансу ИП и, как следствие, к потере чувствительности и снижению точности измерений.

Целью изобретения является повышение точности определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны ядерного реактора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора, содержащем воздействие на телескопическое соединение магнитного поля, улавливание ответного сигнала, фиксирование по нему изменений магнитных характеристик поля на границах перекрытия с помощью устройства, выполненного в виде аксиально расположенного в технологическом канале вертикально подвижного измерительного преобразователя с механизмом его перемещения, и блока электронной обработки сигнала, соединенного с измерительным преобразователем и компьютером, и последующее вычисление величины перекрытия по расстоянию между точками максимального изменения магнитных характеристик поля, на телескопическое соединение воздействуют постоянным магнитным полем и фиксируют его напряженность в зазоре между полюсами П-образного магнита и границами перекрытия телескопического соединения, с помощью расположенных у полюсов магниточувствительных элементов, включенных дифференциально и скомпенсированных на поверхности однородной ферромагнитной среды.

Отсутствие вихревых токов при использовании постоянного магнитного поля исключает влияние электропроводимости как ферромагнитных труб телескопического соединения, так и ТК с центрирующими втулками, позволяет проводить измерение напряженности в зазоре между измерительным преобразователем и границами перекрытия телескопического соединения, исключает дополнительное увеличение погрешности измерений, что гарантирует повышение точности определения величины перекрытия.

Измерительный преобразователь, выполненный в виде П-образного постоянного магнита с высокой коэрцитивной силой, например, из сплава неодим-железо-бор, у полюсов которого расположены магниточувствительные элементы, включенные дифференциально, обеспечивает работу в режиме нулевого начального сигнала, обладает более высокой термостабильностью и простотой в изготовлении, так как отсутствует необходимость в намотке катушек.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - фрагмент верхнего тракта технологического канала с извлеченной ТВС;

на фиг.2 - разрез А-А фиг.1 - структурная схема устройства;

на фиг.3 - график сигналов от измерительного преобразователя на границах перекрытия телескопического соединения.

На фиг.1 изображены: обойма 1 верхнего тракта ядерного реактора, хвостовик 2 фланца 3 графитовой колонны 4. В технологическом канале 5 аксиально расположен вертикально подвижный измерительный преобразователь 7, через трос 8 связанный с механизмом перемещения 9.

Измерительный преобразователь 7 связан с П-образным постоянным магнитом 10 (фиг.2), изготовленным из сплава неодим-железо-бор, имеющего коэрцитивную силу Нс не менее 1000 кА/м. Непосредственно у полюсов магнита 10 расположены магниточувствительные элементы 11, включенные дифференциально, что обеспечивает работу измерительного преобразователя 7 в режиме нулевого начального сигнала. В качестве магниточувствительных элементов 11 могут быть использованы феррозонды или специально изготовленные датчики Холла, работающие при уровне радиационного облучения более 100 рентген/сек. Магниточувствительные элементы 11 связаны через блок 12 электронной обработки сигнала с компьютером 13.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный преобразователь 7 на тросе 8, связанном с механизмом перемещения 9, опускают внутрь технологического канала 5 до высотной отметки расположения телескопического соединения обоймы 1 верхнего тракта с хвостовиком 2 фланца 3 графитовой колонны 4. На телескопическое соединение воздействуют постоянным магнитным полем через стенку технологического канала 5, улавливают и фиксируют ответный сигнал. Поскольку на границах перекрытия имеет место конструктивное изменение толщины магнитного материала, то при пересечении их магнитным полем наблюдается изменение вектора напряженности магнитного поля как по величине, так и по фазе, что улавливают магниточувствительные элементы 11.

В блоке 12 электронной обработки сигнала ответный сигнал предварительно усиливают, осуществляют амплитудно-фазовую обработку, затем с помощью управляемых фильтров низкой и высокой частоты фильтруют сигнал для отстройки от мешающих факторов, например, когда изменение зазора между измерительным преобразователем и стенкой ТК вызвано коррозионными отложениями.

Далее ответный сигнал оцифровывают и передают его в виде файла данных для последующей обработки на компьютер 13, при этом осуществляется оперативное отображение текущих показаний на экране дисплея. Время контроля одного ТК составляет 10 минут.

На фрагменте диаграммы измерений с отстройкой от мешающих факторов (фиг.3) видно, что при воздействии постоянного магнитного поля на участки трубных конструкций с постоянной толщиной сигнал с магниточувствительных элементов 11 сбалансирован и равен 0. При переходе от толстой трубы к тонкой (и наоборот) возникает его разбаланс и происходит изменение амплитуды импульсов, снимаемых с магниточувствительных элементов 11. Время между пиками импульсов, умноженное на известную скорость перемещения измерительного преобразователя 7, соответствует величине перекрытия.

Предполагается проведение испытаний способа и устройства на Смоленской АЭС РФ.

1. Способ определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора, содержащий воздействие на телескопическое соединение магнитного поля, улавливание ответного сигнала, фиксирование по нему точек максимальных изменений магнитных характеристик поля на границах перекрытия и последующее вычисление величины перекрытия по расстоянию между этими точками, отличающийся тем, что на телескопическое соединение воздействуют постоянным магнитным полем и фиксируют его напряженность в зазоре между измерительным преобразователем и границами перекрытия телескопического соединения.

2. Устройство для определения величины перекрытия телескопического соединения верхнего тракта с фланцем графитовой колонны канального ядерного реактора, содержащее аксиально расположенный в технологическом канале вертикально подвижный измерительный преобразователь с механизмом его перемещения и блок электронной обработки сигнала, соединенный с измерительным преобразователем и компьютером, отличающееся тем, что измерительный преобразователь выполнен в виде П-образного постоянного магнита, у полюсов которого расположены магниточувствительные элементы, включенные дифференциально и скомпенсированные на поверхности однородной ферромагнитной среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к управлению внутриреакторными процессами в исследовательских ядерных реакторах, активная зона которых сформирована из ТВС со стержневыми твэлами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении относительного коэффициента межканального массообмена в пучках круглых цилиндрических стержней с треугольной компоновкой.

Изобретение относится к области контроля ядерных реакторов, а именно к устройствам контроля давления газа в тепловыделяющем элементе (ТВЭЛе) реактора. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к анализу ядерных материалов радиационными методами и предназначено для оперативного контроля массовой доли изотопа уран-235 в газовых потоках изотопно-разделительного уранового производства.

Датчик // 2396612
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в качестве устройства для профилирования поля скоростей потока жидкости и измерения перепада давления в канале на входе теплоносителя в имитатор топливной кассеты активной зоны ядерной энергической установки (ЯЭУ), преимущественно серийного блока типа ВВЭР-1000 при подтверждении гидравлических параметров первого контура.

Изобретение относится к области аналого-цифровой вычислительной техники и может быть использовано для настройки и поверки приборов измерения мощности и реактивности ядерных реакторов и оперативной проверки их работоспособности.

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 ядерной технике. .

Датчик // 2388080
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в качестве устройства для профилирования поля скоростей потока жидкости и измерения перепада давления в канале на входе теплоносителя в имитатор топливной кассеты активной зоны ядерной энергической установки (ЯЭУ), преимущественно серийного блока типа ВВЭР-1000 при подтверждении гидравлических параметров первого контура.

Изобретение относится к средствам идентификации тепловыделяющих сборок (ТВС), в частности отработанных тепловыделяющих сборок, извлекаемых из ядерного реактора или водного бассейна-хранилища, и предназначенных для последующего хранения и переработки

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к технологии контроля герметичности тепловыделяющих элементов специальной геометрии (например, элементов стержневого типа с профилированной оболочкой) на стадии их производства

Изобретение относится к средствам для визуального контроля за дистанционно управляемым процессом погрузки-выгрузки или разделки отработанных тепловыделяющих сборок

Изобретение относится к средствам для визуального контроля за дистанционно управляемым процессом погрузки-выгрузки или разделки отработанных тепловыделяющих сборок

Изобретение относится к области контроля ядерных реакторов, а именно к способам контроля давления газа в тепловыделяющем элементе (ТВЭЛ) реактора

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при контроле состояния твэлов после облучения их в ядерном реакторе

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к эксплуатации исследовательских ядерных реакторов с нейтронной ловушкой

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к области контроля теплоносителя в активной зоне реактора, и предназначено для контроля возникновения межканальной неустойчивости (регулярных пульсаций расхода) в активной зоне реактора в режиме реального времени и может быть использовано при управлении реакторами с водой под давлением

Изобретение относится к устройству таблетирования ядерного топлива, в частности топлива МОХ, и способу изготовления таблеток с использованием такого устройства

Изобретение относится к области контроля герметичности оборудования, разгерметизация которого сопровождается появлением водорода в контролируемой среде и может использоваться преимущественно на атомных энергетических установках с реакторами на быстрых нейтронах для контроля нарушения межконтурной плотности парогенераторов натрий-вода
Наверх