Способ обнаружения негерметичных тепловыделяющих элементов сборок ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к ядерный технике. Способ обнаружения негерметичных тепловыделяющих элементов сборок ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем заключается в том, что над ТВС в активной зоне устанавливают устройства контроля герметичности тепловыделяющих сборок и под давлением в теплоноситель подают газ, который вместе с растворенными в теплоносителе газообразными продуктами деления затем выводят из реактора к датчикам контроля радиоактивности. В трубу устройства контроля вставляют цилиндрическую пробку из материала с каналами для прохода барботажной трубки и выхода газа и N устройств контроля герметичности, число устройств N выбирают не менее 4, одно устройство размещают над центральной ТВС, а остальные устройства располагают вокруг этого устройства на расстоянии Rn, Rn - расстояние от центральной ТВС до ТВС первого или второго, проводят контроль радиоактивности газообразных продуктов на работающем на мощности реакторе и, если уровень радиоактивности превышает допустимые значения, делают вывод о разгерметизации твэл в той части активной зоны. Изобретение позволяет сократить простой реактора из-за поиска тепловыделяющих сборок с поврежденными твэлами, расширить спектр контролируемых продуктов деления.

 

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для обнаружения тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, в которых имеются негерметичные тепловыделяющие элементы (твэл).

Твэлы ядерного реактора работают в напряженных нейтронных, температурных и гидродинамических условиях, которые могут вызвать образование дефектов в оболочке твэлов. Через эти дефекты продукты деления (например, инертные радиоактивные газы Кr и Xe) поступают в первый контур теплоносителя реактора и далее - через возможные негерметичности контура - попадают в атмосферу.

Мониторинг герметичности твэл можно осуществлять путем отслеживания изменения концентрации продуктов деления либо в газовоздушных выбросах, либо в теплоносителе реакторной установки. Однако способ обнаружения ТВС с поврежденным твэл путем отбора газообразных продуктов деления из паровоздушных выбросов, в частности турбины, не может быть использован для реакторной установки с жидкометаллическим теплоносителем, так как паровая турбина в таких установках используется во втором или третьем контуре, куда не попадают продукты деления ядерного топлива даже при разгерметизации твэлов.

Известны способы обнаружения ТВС с поврежденным твэлами путем контроля за изменением концентрации продуктов деления в теплоносителе ядерного реактора. В предлагаемых способах контроля используется свойство металлов растворять инертные газы, т.е. теплоноситель является как бы сборником газообразных продуктов деления, выделяющихся из дефектных твэлов.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ обнаружения негерметичных тепловыделяющих элементов сборок ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, заключающийся в том, что измеряют уровень радиоактивности газообразных продуктов деления, выделяющихся в теплоноситель из разгерметизировавшихся тепловыделяющих элементов сборки, и, если уровень радиоактивности превышает фоновые значения, делают вывод о разгерметизации тепловыделяющих элементов (Авторское свидетельство СССР №490376, кл. G21С 17/06, опублик. 1976 г.)

Согласно вышеуказанному способу сначала останавливают ядерный реактор. Это необходимо сделать, в первую очередь, из соображений безопасности, поскольку для того, чтобы устройство контроля герметичности могло быть задействовано, с поворотных пробок, на которые оно устанавливается, необходимо удалить привода СУЗ (поворотные пробки могут вращаться только, если на них нет приводов СУЗ). Затем на ТВС наводят устройство контроля герметичности, представляющее собой направляющую трубу, внутри которой выполнена трубка подвода газа. Штангу уплотняют ниже отверстий для теплоносителя в головке ТВС и по трубке подают продувочный газ, который, барботируя через жидкометаллический теплоноситель, захватывает газообразные продукты деления, растворенные в нем (в случае разгерметизации оболочек твэл), и поступает в систему контроля, где определяют по уровню активности газа степень герметичности твэл.

Поочередную диагностику ТВС проводят в отношении всей активной зоны, что приводит к длительной остановке реактора.

Частые и длительные остановы реактора с целью диагностики ТВС нежелательны, так как это влечет за собой экономические потери. Кроме того, контроль герметичности на остановленном реакторе будет недостаточно достоверным, т.к. отсутствует наработка продуктов деления и короткоживущие продукты деления с помощью этого способа контроля обнаружить нельзя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение экономичности эксплуатации ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем и повышение точности контроля герметичности твэлов тепловыделяющих сборок.

Техническим результатом изобретения является сокращение простоя реактора, связанного с поиском тепловыделяющих сборок с поврежденными твэлами, и расширение спектра контролируемых продуктов деления.

Технический результат достигается тем, что согласно способу обнаружения негерметичных тепловыделяющих элементов сборок ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, заключающемуся в том, что с помощью устройств контроля герметичности тепловыделяющих сборок, выполненных в виде трубы, внутри которой расположена барботажная трубка, в теплоноситель подают под давлением газ, который вместе с растворенными в теплоносителе газообразными продуктами деления затем выводят из реактора к датчикам контроля радиоактивности, измеряют уровень радиоактивности газообразных продуктов деления, находившихся в теплоносителе, и, если уровень радиоактивности превышает допустимые значения, делают вывод о разгерметизации твэл, в трубу устройства контроля дополнительно вставляют цилиндрическую пробку из материала, защищающего от ионизационного излучения, с каналами для прохода барботажной трубки и выхода газа, и устанавливают N устройств контроля герметичности тепловыделяющих элементов сборки, причем число устройств N выбирают не менее 4, одно устройство размещают над центральной ТВС, а остальные устройства располагают вокруг этого устройства на расстоянии Rn, где Rn - расстояние от центральной ТВС до ТВС первого, или второго, … или последнего ряда активной зоны, a n=1, 2, 3…k - номер ряда ТВС активной зоны, проводят контроль радиоактивности газообразных продуктов на работающем на мощности реакторе и, если уровень радиоактивности превышает допустимые значения, делают вывод о разгерметизации твэл в той части активной зоны, из которой газообразные продукты деления поступают в устройство контроля герметичности, зафиксировавшее наибольшее значение превышение уровня радиации над допустимым значением, после этого реактор останавливают и проводят поочередную диагностику ТВС в части активной зоны с повышенным уровнем активности газообразных продуктов деления.

Предлагаемый способ обнаружения дефектных тепловыделяющих сборок ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем реализуют следующим образом.

Над ТВС активной зоны ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем размещают не менее 4 (четырех) устройств контроля герметичности тепловыделяющих элементов тепловыделяющих сборок, выполненных в виде трубы с барботажной трубкой внутри нее. По барботажной трубке, проходящей по каналу в пробке, изготовленной из материла, защищающего от ионизационного излучения, в жидкометаллический теплоноситель сверху-вниз подают продувочный газ, например аргон, который, барботируя через слой жидкометаллического теплоносителя, захватывает газообразные продукты деления, растворенные в теплоносителе в случае разгерметизации твэл, и поступает в канал для выхода газа, которым снабжена пробка. По этому каналу газообразные продукты деления поднимаются вверх к датчикам контроля радиоактивности устройства контроля герметичности, которые непрерывно измеряют уровень их радиоактивности. В случае если обнаруживается, что уровень радиоактивности газов превышает фоновые значения, делают вывод о разгерметизации твэлов в тепловыделющей сборке, причем можно также сразу обнаружить часть (сектор) активной зоны, в которой расположена сборка с разгерметизированым твэлом, т.к. не менее 4 устройств контроля герметичности и расположение одного устройства над центральной ТВС, а остальных - вокруг него на расстоянии Rn, где Rn - расстояние от центральной ТВС до ТВС первого, или второго, ... или последнего ряда активной зоны, a n=1, 2, 3…k - номер ряда ТВС, позволяют «разграничить» активную зону на части (сектора) так, что становится возможным определить, в какой части активной зоны находится дефектный твэл, а в какой (каких) части (ях) зоны дефекты в твэлах отсутствуют, т.к. единичный дефект может вызвать срабатывание не более чем 3 устройств контроля герметичности (одного - в центре и двух, установленных вокруг него над ТВС первого, или второго, или третьего, … или последнего ряда ТВС активной зоны).

Превышение измеряемых активностей над нормой свидетельствует о появлении в области размещения устройства негерметичного твэла и позволяет измерять активность газа сразу после его выхода из теплоносителя. Оценка активности газообразных продуктов деления в максимально короткое время после их выхода из теплоносителя значительно повышает точность измерения.

Обнаружение части (сектора) активной зоны с повышенным выходом радиоактивных газов сокращает время дальнейшей поочередной диагностики ТВС, так как количество ТВС, подлежащих проверке, сокращается с целой активной зоны на часть активной зоны. Сокращение количества диагностируемых ТВС уменьшает время простоя реактора. Кроме того, обнаружение повышенного выхода радиоактивных газов в теплоносителе ядерного реактора при работе реакторной установки на мощности повышает эффективность поиска ТВС с поврежденным твэл за счет возможности измерения активности короткоживущих продуктов деления.

Кроме сокращения времени на поиск негерметичной ТВС данный способ позволяет отличать единичные дефекты твэлов от опасного массового разрушения оболочек твэлов по общей причине (например, перегрев, ускорение коррозии и т.п.).

Таким образом, данный способ позволяет не только определить появление разгеметизированных твэлов, но и сократить площадь зоны поиска, в которой сборка с этим разгерметизированным твэлом расположена, причем, чем больше устройств контроля герметичности будет установлено, тем меньше будет площадь поиска сборки с негерметичным твэлом. После того, как устройство контроля герметичности зафиксировало превышение уровня радиации над фоновым значением, реактор останавливают и проводят поочередную диагностику (контроль) ТВС в той части активной зоны, за которую «отвечает» то устройство контроля твэл, которое обнаружило превышение уровня радиации газообразных продуктов деления над фоновым значением, до выявления сборки с разгерметизированным твэлом.

Способ обнаружения негерметичных тепловыделяющих элементов сборок ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, заключающийся в том, что над ТВС в активной зоне устанавливают устройства контроля герметичности тепловыделяющих сборок, выполненные в виде трубы, внутри которой расположена барботажная трубка, и под давлением в теплоноситель подают газ, который вместе с растворенными в теплоносителе газообразными продуктами деления затем выводят из реактора к датчикам контроля радиоактивности, измеряют уровень радиоактивности газообразных продуктов деления, находившихся в теплоносителе и, если уровень радиоактивности превышает допустимые значения, делают вывод о разгерметизации твэл, отличающийся тем, что в трубу устройства контроля дополнительно вставляют цилиндрическую пробку из материала, защищающего от ионизационного излучения, с каналами для прохода барботажной трубки и выхода газа, и устанавливают N устройств контроля герметичности тепловыделяющих элементов сборки, причем число устройств N выбирают не менее 4, одно устройство размещают над центральной ТВС, а остальные устройства располагают вокруг этого устройства на расстоянии Rn, где Rn - расстояние от центральной ТВС до ТВС первого, или второго, … или последнего ряда активной зоны, a n=1, 2, 3… k - номер ряда ТВС активной зоны, проводят контроль радиоактивности газообразных продуктов на работающем на мощности реакторе и, если уровень радиоактивности превышает допустимые значения, делают вывод о разгерметизации твэл в той части активной зоны, из которой газообразные продукты деления поступают в устройство контроля герметичности, зафиксировавшее превышение уровня радиации над допустимым значением, после этого реактор останавливают и проводят поочередную диагностику ТВС в части активной зоны с повышенным уровнем активности газообразных продуктов деления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля течи по влажности воздуха. Измеренные значения относительной влажности и температуры передают в вычислительный блок, где их преобразуют в значения абсолютной влажности.

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 области атомной техники. .

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования при контроле герметичности парогенераторов судовых ядерных энергетических установок с водо-водяным реактором под давлением при проведении гидравлических испытаний.

Изобретение относится к области атомной техники и предназначено для использования в водо-водяных реакторах и бассейнах хранения ядерного топлива для обнаружения негерметичности твэлов в тепловыделяющих сборках.

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для контроля герметичности первого контура при проведении гидравлических испытаний судовой ядерной энергетической установки (ЯЭУ) с водным теплоносителем.

Изобретение относится к области атомной энергетики и используется на реакторных установках с водо-водяными и водографитовыми реакторами, в особенности при разгерметизации 1-го контура.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к ультразвуковым способам контроля для обнаружения негерметичных тепловыделяющих элементов, и может быть использовано при проверке герметичности тепловыделяющих элементов отработавших тепловыделяющих сборок, находящихся в воде.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества сварных швов, а именно к ультразвуковому контролю герметизирующих сварных швов тепловыделяющего элемента ядерных реакторов типа ВВЭР-1000, ВВЭР-440, в котором сварные швы выполняются контактно-стыковой сваркой (КСС-2) и электронно-лучевой сваркой (ЭЛС).

Изобретение относится к радиометрическим способам аппаратурного контроля герметичности прямоточного парогенератора ядерной энергетической установки с водо-водяным реактором под давлением.

Изобретение относится к способам и устройствам, предназначенным для контроля герметичности окончательно собранных изделий, в частности неуправляемых реактивных снарядов (НУРС), не имеющих и в конструкции которых не предусматривается специальных подсоединительных устройств (штуцеров, технологических крышек и т.п.) или иных технологических приспособлений для определения их годности по герметичности корпуса в местах соединений составных частей изделия (головная часть, обтекатели, корпус двигателя ракеты, хвостовое оперение и другие узлы и детали) к использованию по прямому назначению.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях полостей устройств авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники.

Изобретение относится к области контрольно-испытательной техники, а именно к вакуумным рамкам для проверки изделий на герметичность и к способам изготовления рамок.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях полостей устройств авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники.

Изобретение относится к машиностроению, к стендам для испытаний на усталость золотников и седел запорных клапанов. Представленное устройство состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, седла и взаимодействующего с седлом золотника, установленных в отверстии корпуса, а также штока и нагружающего устройства.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система двигателя (10) внутреннего сгорания содержит датчик (30) давления в цилиндре, датчик (42) угла поворота коленчатого вала, уплотнительный участок и электронный блок управления (40).

Изобретение относится к области контроля герметичности изделий массового производства. Техническим результатом изобретения является компенсация погрешности при контроле изделий с замкнутой оболочкой, вызванной отклонением объемов изделий в пределах допуска их изготовления.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технике испытания на герметичность изделий, и может быть использовано в ракетно-космической и авиационной технике, атомной промышленности, приборостроении и других отраслях, связанных с изготовлением изделий высокой степени герметичности.

Изобретение представляет собой клапан и поверхности управления потоком для продвижения ламинарного потока через клапан и предназначено для проведения испытаний труб.

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.

Группа изобретений относится к области дистанционного контроля герметичности газонефтесодержащего оборудования и может быть использована для определения места утечки жидкости или газа из магистрального трубопровода, находящегося в траншее под грунтом. Сущность: устройство, реализующее способ, содержит синхронизатор (1), четыре канала передачи сигналов, переключатель (7) сектора обзора, генератор (8) строб-импульса, четырехцветный индикатор (9), тепловизионный датчик (10), телевизионный датчик (11), блок (12) приема, n-отводную линию (13.1-13.n) задержки, сумматор (14), процессор (15) с программным обеспечением, монитор (16). Каждый из каналов передачи и приема сигналов состоит из передатчика (2.1-2.4), антенного переключателя (3.1-3.4), приемопередающей антенны (4.1-4.4), приемника (5.1-5.4), блока (6.1-6.4) обработки. Технический результат: повышение точности определения места утечки посредством формирования узкой диаграммы направленности приемных антенн за счет синтезирования их апертуры. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ядерный технике. Способ обнаружения негерметичных тепловыделяющих элементов сборок ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем заключается в том, что над ТВС в активной зоне устанавливают устройства контроля герметичности тепловыделяющих сборок и под давлением в теплоноситель подают газ, который вместе с растворенными в теплоносителе газообразными продуктами деления затем выводят из реактора к датчикам контроля радиоактивности. В трубу устройства контроля вставляют цилиндрическую пробку из материала с каналами для прохода барботажной трубки и выхода газа и N устройств контроля герметичности, число устройств N выбирают не менее 4, одно устройство размещают над центральной ТВС, а остальные устройства располагают вокруг этого устройства на расстоянии Rn, Rn - расстояние от центральной ТВС до ТВС первого или второго, проводят контроль радиоактивности газообразных продуктов на работающем на мощности реакторе и, если уровень радиоактивности превышает допустимые значения, делают вывод о разгерметизации твэл в той части активной зоны. Изобретение позволяет сократить простой реактора из-за поиска тепловыделяющих сборок с поврежденными твэлами, расширить спектр контролируемых продуктов деления.

Наверх