Установка контроля плотности таблеток ядерного топлива

Изобретение относится к атомной промышленности, а именно к устройствам контроля структуры таблеток ядерного топлива для тепловыделяющих элементов, и предназначено для использования при контроле плотности таблеток ядерного топлива. Установка контроля плотности таблеток ядерного топлива содержит измерительный узел, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, транспортный механизм для перемещения таблеток и поджимное устройство, а также блок управления и обработки результатов измерения, предназначенный для управления работой транспортного механизма, для обработки результатов измерения и разбраковки таблеток. Транспортный механизм включает первый транспортный узел для продвижения столбика таблеток через измерительный узел с исходной на выходную паллету, второй транспортный узел для перемещения исходной и выходной паллет для столбиков таблеток в поперечном направлении, а поджимное устройство выполнено с возможностью поджатия таблеток при продвижении столбика таблеток через измерительный узел. Изобретение позволяет повысить производительность контроля за счет подачи в зону контроля таблеток ядерного топлива в виде столбиков и осуществления измерения при продвижении столбиков через зону контроля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к атомной промышленности, а именно к устройствам контроля структуры таблеток ядерного топлива для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), и может быть использовано для контроля плотности таблеток ядерного топлива.

Известен гамма-адсорбционный метод измерения плотности таблеток ядерного топлива (Владыкина А.Н. и др. Методы и приборы контроля в производстве таблеток ядерного топлива. Обзор. М., 1982, с.37). В качестве источника гамма-излучения используют цезий-137, регистрацию прошедшего через таблетку излучения осуществляют с помощью сцинтилляционного детектора. Система контроля содержит два канала, использующих один источник излучения. Таблетки из вибробункера поступают на измерительную станцию и после измерения сортируются исполнительным механизмом.

Наиболее близким к предложенной является установка контроля плотности таблеток ядерного топлива, содержащая измерительный узел, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, транспортное устройство для перемещения таблеток и поджимную пяту, а также блок управления и обработки результатов измерения, предназначенный для управления работой транспортным устройством, для обработки результатов измерения и разбраковки таблеток (RU 2209477 C2, опубл. 27.07.2003). Транспортный механизм для перемещения таблеток включает механизм вращения, предназначенный для фиксации, вращения и сортировки таблеток. Таблетки из узла загрузки поштучно подаются в зону контроля на валы механизма вращения, таблетка поджимается пятой к измерительной призме, просвечивается потоком гамма-излучения, который регистрируется блоком детектирования. Механизм вращения дважды поворачивает таблетку на 120 градусов и измерение повторяется. За результат измерения принимается среднее значение трех измерений для одной таблетки.

Недостатками известных установок является их низкая производительность, обусловленная поштучной подачей таблеток в зону контроля. Они непригодны для сплошного контроля и применяются только для выборочного контроля плотности таблеток ядерного топлива.

Задачей изобретения является создание высокопроизводительной установки контроля плотности каждой изготовленной таблетки ядерного топлива.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности контроля за счет подачи в зону контроля таблеток ядерного топлива в виде столбиков и осуществления измерения при продвижении столбиков через зону контроля.

Технический результат достигается тем, что в установке контроля плотности таблеток ядерного топлива, содержащей измерительный узел, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, транспортный механизм для перемещения таблеток и поджимное устройство, а также блок управления и обработки результатов измерения, предназначенный для управления работой транспортного механизма, для обработки результатов измерения и разбраковки таблеток, согласно предложению транспортный механизм включает первый транспортный узел для продвижения столбика таблеток через измерительный узел с исходной на выходную паллету, второй транспортный узел для перемещения исходной и выходной паллет для столбиков таблеток в поперечном направлении, а поджимное устройство выполнено с возможностью поджатия таблеток при продвижении столбика таблеток через измерительный узел.

При этом блок управления обработки результатов измерения выполнен на базе компьютера с установленными в нем платой коммуникационного процессора и платой спектрометра.

На фиг.1 изображена схема предложенной установки.

На фиг.2 изображен график, иллюстрирующий пример зависимости числа N измеренных импульсов за единицу времени в зависимости от координаты L участка столбика таблеток.

Установка контроля плотности таблеток ядерного топлива содержит измерительный узел, который включает источник 1 гамма-излучения и сцинтилляционный блок 2 детектирования, который соединен с блоком управления и обработки результатов измерения, включающим компьютер 3 с процессором импульсных сигналов (спектрометра типа SBS-67), а также систему управления транспортным механизмом (не показана).

Блок 2 детектирования предназначен для регистрации гамма-излучения, проходящего через топливный столбик. Процессор импульсных сигналов типа SBS-67 (спектрометр) предназначен для получения спектрометрической информации о проходящем сквозь столбик гамма-излучении. Данный спектрометр установлен в компьютер 3, предназначенный для обработки получаемой информации о распределении плотности таблеток по топливному столбику на монитор компьютера 3.

Механизм перемещения таблеток ядерного топлива включает первый транспортный узел 4 (ТУ 4) и второй транспортный узел 5 (ТУ 5). ТУ 4 предназначен для перемещения посредством толкателя 6 столбиков 7 таблеток в продольном направлении из исходной паллеты 8 через измерительный узел в выходную паллету 9. ТУ 5 предназначен для перемещения исходной паллеты 8 и выходной паллеты 9 в поперечном направлении. Поджимная штанга 10 установлена соосно столбикам 7 с возможностью перемещения навстречу движению столбика 7 и поджатия таблеток в процессе продвижения столбика 7 через измерительный узел.

Сформированные в процессе производства столбики топливных таблеток укладываются на транспортные паллеты (обычно 15-20 таблеток в одном столбике).

Предложенная установка предназначена для анализа плотности топливных таблеток в потоке столбиков топливных таблеток, расположенных на транспортных паллетах. Метод измерения - гамма-абсорбционный (широкий пучок излучения). Просвечивание происходит параллельным пучком, перпендикулярным оси таблетки.

При измерении распределения плотности таблеток по топливному столбику используется гамма-абсорбционный метод измерения γ-излучения проходящего через топливный столбик по энергетической линии 667 кэВ исходящего от источника 1 гамма-излучения типа Cs 137.

Для измерения γ-излучения, проходящего через топливный столбик ТВЭЛ, используется спектрометрическая система, состоящая из одного спектрометра типа SBS, установленного в компьютер 3 и подключенного к блоку 2 детектирования. Сцинтиллятор блока 2 детектирования представляет из себя кристалл NaI(TI), либо (CsI(TI)).

Данная измерительная схема позволяет регистрировать только полезный сигнал от источника 1 гамма-излучения, убирая при регистрации все паразитные излучения, что позволяет при высокой скорости движения столбика топливных таблеток получить достоверный результат.

Принцип действия установки при измерении плотности единичных таблеток в столбике заключается в регистрации плотности потока γ-квантов от внешнего источника излучения, прошедшего через ограниченный коллиматорами участок контролируемого столбика при перемещении его вдоль своей продольной оси с известной скоростью.

При движении столбика в процессе контроля плотность потока γ-квантов, прошедшего через изделие, с помощью сцинтилляционного блока 2 детектирования преобразуется в статистически распределенную последовательность электрических импульсов, поступающих на плату спектрометрического анализатора (см. фиг.2), где происходит соответствующее усиление и амплитудная дискриминация, а далее запись в файл временной последовательности чисел зависимости N(L), где

N - количество импульсов за единицу времени;

L - координата участка столбика.

ПФОН - значение скорости счета без столбика (используется для перестройки нижеперечисленных пороговых значений при изменении источника излучения, блока детектирования, конструкции измерительного блока).

ПТС - пороговое значение скорости счета для столбика.

ПП - пороговое значение скорости счета для порогового значения плотности единичной таблетки, расположенной в топливном столбике.

Пороговые значения выбираются в процессе предварительных исследований.

В алгоритме поиска в топливных столбиках аномальных по плотности таблеток участвуют следующие характеристики:

- пороговое значение скорости счета для столбика (ПТС),

- пороговое значение скорости счета для порогового значения плотности единичной таблетки, расположенной в топливном столбике (ПП).

При анализе файла данных с помощью программы его обработки находится начало топливного столба, (ПТС), далее программа начинает перебирать подряд все точки сканирования от начала топливного столба до точки его конца.

После получения сигнала, который больше или равен ПП, находится координата его окончания (величина сигнала <ПП). Этот участок столбика определяется как таблетка с пониженной плотностью.

После того как первый столбик таблеток был перемещен с транспортной исходной паллеты 8 на выходную (пустую) паллету 9, ТУ 5 одновременно перемещает исходную паллету 8 и выходную паллету 9 относительно измерительного узла на шаг, необходимый для того, чтобы следующий топливный столбик расположился напротив измерительного узла.

Далее ТУ 4 перемещает посредством толкателя 6 второй столбик через измерительный узел на выходную паллету 9.

Этот процесс повторяется до тех пор, пока все столбики не будут перемещены с транспортной исходной паллеты 8 на выходную паллету 9.

Если при контроле были обнаружены подозрительные таблетки, то их местоположение (порядковый номер столбика и номер таблетки в столбике) запоминается и выводится на экран компьютера.

По окончании контроля паллеты оператор может легко идентифицировать бракованные таблетки и удалить их из соответствующего столбика.

Установка позволяет с высокой производительностью выявлять топливные таблетки с пониженной плотностью, определять их местоположение в столбике, формировать базу данных по проконтролированным столбикам и выдавать полученные данные либо на экран компьютера, либо на печатающее устройство.

Данный метод некритичен к типу измеряемой таблетки, к дефектам ее поверхности, и не требует особой точности настройки пучка ионизирующего излучения. При этом ширина пучка подбирается, как половина длины облучаемой таблетки. Скорость контроля составляет 4 с на 1 таблетку.

1. Установка контроля плотности таблеток ядерного топлива, содержащая измерительный узел, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, транспортный механизм для перемещения таблеток и поджимное устройство, а также блок управления и обработки результатов измерения, предназначенный для управления работой транспортного механизма, для обработки результатов измерения и разбраковки таблеток, отличающаяся тем, что транспортный механизм включает первый транспортный узел для продвижения столбика таблеток через измерительный узел с исходной на выходную паллету, второй транспортный узел для перемещения исходной и выходной паллет для столбиков таблеток в поперечном направлении, а поджимное устройство выполнено с возможностью поджатая таблеток при продвижении столбика таблеток через измерительный узел.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок управления обработки результатов измерения выполнен на базе компьютера с установленными в нем платой коммуникационного процессора и платой спектрометра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования прочностных характеристик материалов. .

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

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

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

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.

Изобретение относится к области эксплуатации уран-графитовых ядерных реакторов. .

Изобретение относится к области проверки внешнего вида топливных стержней ядерного реактора в конце цикла изготовления. .

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению и контролю тепловыделяющих сборок (ТВС), преимущественно, для водо-водяного энергетического реактора.

Изобретение относится к области реакторного материаловедения и может быть применено для реакторных испытаний конструкционных материалов ядерных реакторов. Изготавливают образец из двух коаксиально совмещенных трубчатых элементов, один из которых полностью или частично находится внутри другого, создают давление газа в полости между элементами, герметизируют, размещают в ядерном реакторе и облучают. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов изменения свойств реакторных материалов при облучении в реакторе при различных типах напряженно-деформированного состояния. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к устройству и способу измерения и корректировки отклонения от параллельности в стержне для ядерного топлива, в частности, отклонения от параллельности на конце, снабженном верхней заглушкой. Устройство, расположенное на стойке (4), содержит место (31) с горизонтальной осью (X) для размещения вышеуказанного топливного стержня; средство (20) для измерения отклонения от параллельности и средство (22) для корректирования вышеуказанного отклонения. Устройство содержит средство (14) позиционирования устройства относительно топливного стержня, состоящее из двух параллельных опор, расположенных на расстоянии друга от друга, при этом каждая из них поддерживает конец вышеуказанного топливного стержня. Опоры выполнены в виде двух подковообразных частей (16.1. 16.2), внутренние концы которых предназначены для опирания на топливный стержень и отстоят друг от друга на заданном расстоянии так, чтобы обеспечить перекрывание опоры стойки, на которую опирается конец с верхней заглушкой топливного стержня, и которая имеет толщину, по существу, равную расстоянию между двумя подковообразными частями (16.1, 16.2). Также устройство содержит средство (32) для удерживания топливного стержня, выполненное с возможностью обеспечения вращения топливного стержня вокруг его продольной оси, которое расположено между средством (14) позиционирования и средствами измерения и корректирования. Средство (32) содержит нижний захват (34) и верхний захват (36), для захватывания топливного стержня, при этом нижний захват (34) образует базу для измерения отклонения от параллельности. Технический результат - обеспечение измерения отклонения от параллельности во время корректирования вышеуказанного отклонения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области теплофизических исследований и может быть использовано при изучении поведения тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов. Имитатор твэла содержит оболочку, в которой размещен столб таблеток натурного топлива с центральным отверстием, и расположенный с зазором в отверстиях таблеток электрический нагреватель. Нагреватель выполнен в виде трубки из тугоплавкого материала, на наружной поверхности которой сформирован переменный по длине нагревателя микрорельеф, обеспечивающий оптически переменные свойства по длине поверхности, соответствующие моделируемому профилю температуры. Снаружи с зазором коаксиально оболочке установлена экранирующая труба из тугоплавкого материала, на внутренней и внешней поверхностях которой также сформирован переменный микрорельеф, обеспечивающий оптически переменные свойства по длине нагревателя. Технический результат - повышение точности моделирования теплового состояния исследуемых тепловыделяющих элементов за счет получения таких же, как и в натурных условиях, уровней температуры, тепловых потоков и профилей температуры. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств тепловыделяющих элементов (твэлов). Устройство содержит оболочку с герметизирующими торцевыми крышками, внутри которой расположена, по крайней мере, одна капсула с исследуемыми образцами, помещенными в негерметичную тонкостенную оболочку из тугоплавкого материала. Капсула соединена с газовыми магистралями, обеспечивающими возможность проточной вентиляции рабочей полости капсулы. На выходе каждой магистрали установлены заглушки для временной герметизации капсулы, выполненные в виде втулок с осевыми отверстиями, заполненными легкоплавким материалом. В одной из магистралей расположены термометрические датчики, при этом чувствительный элемент каждого датчика введен в рабочую полость капсулы. Технический результат - возможность измерять температуру исследуемых образцов в ходе эксперимента, проводить анализ ГПД, выделяющихся при ядерном распаде в процессе проведения эксперимента, простые с конструктивной и технологической точки зрения механизмы временной герметизации рабочей полости капсулы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам контроля ядерного топлива, выполненного в виде таблеток цилиндрической формы. Устройство для автоматизированного контроля поверхностных и объемных дефектов керамического ядерного топлива содержит трансформатор оптического изображения, каналы оптической и тепловизионной регистрации, источники подсветки, систему ввода в контролируемое изделие импульсного теплового потока и селектор, обеспечивающий синхронную регистрацию как оптического, так и тепловизионного изображений. Техническим результатом является получение достоверных результатов о наличии или отсутствии дефектов в контролируемых изделиях и, следовательно, надежная селекция дефектных и бездефектных изделий. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности, к испытаниям на коррозионную стойкость и водородостойкость циркониевых сплавов, разрабатываемых и используемых в качестве материалов элементов активной зоны легководных ядерных реакторов, в условиях, приближенных к реакторным. В заявленном способе в процессе выдержки образцов циркониевых сплавов в пароводяной среде в температурном диапазоне активной зоны легководного реактора создают газоразрядную плазму в парах воды, после чего облучают образованными при этом положительно заряженными ионами водорода образцы путем подачи на них отрицательного электрического потенциала относительно плазмы. Техническим результатом является приближение условий испытаний образцов циркониевых сплавов в пароводяной среде к условиям активной зоны легководного реактора, что позволяет повысить достоверность прогнозируемой картины поведения исследуемых циркониевых сплавов в активной зоне легководного реактора в процессе его работы, составленной на основе результатов данных испытаний. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам контроля тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Способ включает определение давления гелия под оболочкой (11) тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент (1) на позиции измерения, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области компенсационного объема (8), регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева (10) и на противоположной стороне оболочки, по ней оценивают давление гелия и состояние тепловыделяющего элемента. Перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды, а после завершения контроля создают температуру окружающей среды ниже 0°C, перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с новой температурой окружающей среды, далее повторяют цикл нагрев-измерения и сравнивают полученные временные зависимости давлений при разных температурах с калибровочными зависимостями для разных давлений гелия и разными уровнями содержания воздуха в нем. Технический результат заключается в обеспечении дополнительной возможности неразрушающего контроля ТВЭЛ. 1 ил.

Заявленное изобретение относится к способу проверки тепловыделяющих элементов. Способ включает определение давления гелия под оболочкой (9) тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент (1) на позиции измерения в течение всего времени контроля, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области (4) компенсационного объема, регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева (10) и на удаленном от места нагрева участке (12) оболочки в течение всего времени контроля. Далее по ней оценивают давление гелия и состояние тепловыделяющею элемента. Перед локальным нагревом по всему периметру части оболочки в области компенсационного объема обеспечивают исключение теплопередачи. Удаленный участок выбирают на другой стороне области компенсационного объема, далее тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды. Затем создают температуру окружающей среды ниже 0°C, перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с новой температурой окружающей среды, повторяют цикл нагрев-измерения с исключением теплопередачи по телу оболочки от места нагрева к удаленному участку. Техническим результатом является возможность проверки ТВЭЛа с одной стороны оболочки. 1 ил.

Изобретение относится к дожиганию водорода, входящего в состав газовой среды. Дожигатель состоит из корпуса, имеющего отверстия для подвода и отвода газовой среды, и наполнителя в форме оксида висмута Bi2O3 и/или оксида свинца, размещенного в корпусе. Дожигатель может применяться в ядерной реакторной установке. Технический результат - получение дожигателя водорода, не загрязняющего газовую среду, в частности защитный газ реактора, примесями, вредными для элементов установки и/или теплоносителя, например свинцово-висмутового; удаление из газовой среды, прошедшей через дожигатель, паров воды, образовавшихся в результате дожигания водорода. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности, а именно к устройствам контроля структуры таблеток ядерного топлива для тепловыделяющих элементов, и предназначено для использования при контроле плотности таблеток ядерного топлива

Наверх