Спосіб автоматизованого контролю герметичності тепловиділяючої зборки реактора при перевантаженні й система для його здійснення

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб контролю герметичності при перевантаженні ядерного палива реактора з рідким теплоносієм, який включає послідовне перевантаження кожної призначеної для перевантаження тепловиділяючої зборки (ТВЗ), що у свою чергу включає встановлення пристрою для переміщення тепловиділяючої зборки, який містить зовнішню й щонайменше одну внутрішню секції, у положення для виймання тепловиділяючої зборки, розміщення тепловиділяючої зборки в пристрої для переміщення й горизонтальне переміщення тепловиділяючої зборки, згідно якому встановлюють пристрій для переміщення тепловиділяючої зборки в положення для виймання тепловиділяючої зборки,

розміщують тепловиділяючу зборку в пристрій для переміщення тепловиділяючої зборки,

при розміщенні тепловиділяючої зборки в пристрій для переміщення, починають відбір проби газу щонайменше в одній точці в об'ємі над поверхнею рідкого теплоносія всередині пристрою для переміщення ТВЗ,

подають газ під ТВЗ і пропускають цей газ крізь рідкий теплоносій,

проводять аналіз відібраної проби на b і g активність і зберігають результат аналізу проби,

проводять попереднє визначення герметичності тепловиділяючої зборки,

проводять усі перераховані дії послідовно для кожної призначеної для перевантаження ТВЗ,

проводять статистичну обробку результатів аналізів проб усіх тепловиділяючих зборок, на підставі якої видають висновок про герметичність кожної тепловиділяючої зборки, який відрізняється тим, що перед вимірюванням b і g активності здійснюють підготовку відібраної проби,

перед початком перевантаження попередньо визначають загальні фонові b і g активності,

завершують подачу газу під тепловиділяючу зборку до початку горизонтального переміщення тепловиділяючої зборки,

а при попередньому визначенні герметичності ТВЗ враховують фонові b і g активності, визначені безпосередньо перед розміщенням тепловиділяючої зборки в пристрій для переміщення, і загальні фонові b і g активності, виміряні перед початком перевантаження, і видають попередній результат визначення герметичності тепловиділяючої зборки.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як пристрій для переміщення тепловиділяючої зборки використовують штангу перевантажувальної машини.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що до початку перевантаження фонові b і g активності вимірюють щонайменше у двох місцях над реактором і басейном витримки й попередньо визначають загальні фонові значення b і g активності як середнє арифметичне двох вимірів.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, відбір проби починають після розміщення тепловиділяючої зборки в пристрої для переміщення, одночасно з подачею газу.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відбір проби й подачу газу починають після закінчення заданого часового інтервалу після розміщення ТВЗ в пристрої для переміщення.

6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що підготовка відібраної проби, включає стадії осушення, охолодження й фільтрації, а перед виміром b і g активності також здійснюють контроль представницькості проби.

7. Система для контролю герметичності тепловиділяючих зборок реактора з рідким теплоносієм, виконана з можливістю щонайменше часткового встановлення на перевантажувальну машину для перевантаження ТВЗ, і містить трубопровід для подачі повітря, розташований на зовнішній поверхні зовнішньої секції робочої штанги зазначеної перевантажувальної машини, що містить блок форсунок під торцевою частиною зовнішньої секції штанги, трубопровід для відбору проби газу, розташований на зовнішній поверхні зовнішньої секції робочої штанги зазначеної перевантажувальної машини, і введений усередину зовнішньої секції зазначеної штанги щонайменше в одній точці,

блок подачі стисненого повітря, який з'єднаний з трубопроводом для подачі повітря,

блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби, який з'єднаний з трубопроводом для відбору проби газу,

блок керування й обробки інформації, і

апаратуру дистанційного керування,

яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби містить засоби підготовки проби, аналізатор радіаційної активності проби й щонайменше два насоси, один з яких призначений для доставки проби на вхід блока, а другий призначений для прокачування проби через зазначені засоби підготовки проби й аналізатор.

8. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок форсунок має кільцеве розташування форсунок, сопла яких виконані у формі сопла Лаваля.

9. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що містить знімний блок форсунок.

10. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок подачі повітря містить ресивер, компресор для нагнітання повітря в ресивер, регулятор тиску подачі повітря й клапани для регулювання подачі повітря, а також клапани для автоматичного скидання конденсату.

11. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок подачі повітря виконаний з можливістю виконання додаткової функції продувки об'єму повітря в робочій штанзі для видалення залишків проби попередньої ТВЗ.

12. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності проби газу містить бета-радіометр.

13. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що засоби підготовки проби містять охолоджувач, щонайменше один фільтр і осушувач.

14. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби містить щонайменше один регулятор тиску, щонайменше один датчик тиску, щонайменше один датчик температури й щонайменше один датчик вологості, причому зазначені датчики призначені для визначення представницькості проби.

15. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби містить щонайменше один датчик витрати повітря.

16. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок керування й обробки інформації містить засоби обчислювальної техніки, перетворювачі сигналів, засоби індикації, органи керування й засоби зв'язку з апаратурою дистанційного керування.

17. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю роботи щонайменше в трьох режимах: автоматизованому з дистанційним керуванням, автоматичному й ручному.

18. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю підключення зовнішнього пристрою керування.

19. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю захисту від несанкціонованого доступу до функціональних можливостей зазначеної системи й даним, отриманим у результаті роботи.

20. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю видачі попереднього висновку про герметичність тепловиділяючої зборки на підставі загальної фонової активності.

Текст

Реферат: Винахід належить до області атомної енергетики й може бути використаний при експлуатації реакторів з рідким теплоносієм. Спосіб контролю герметичності при перевантаженні ядерного палива реактора з рідким теплоносієм, згідно з яким визначають фонове значення вмісту радіонуклідів у газовому об'ємі усередині пристрою для переміщення тепловиділяючої зборки (ТВЗ), при розміщенні тепловиділяючої зборки в пристрої для переміщення, починають відбір проби газу з об'єму над рівнем рідкого теплоносія усередині пристрою для переміщення ТВЗ, подають газ під ТВЗ і пропускають цей газ крізь рідкий теплоносій, проводять аналіз відібраної проби на вміст радіонуклідів і зберігають результат аналізу проби, провадять попереднє визначення герметичності тепловиділяючої зборки, провадять статистичну обробку результатів аналізів проб всіх тепловиділяючих зборок, на підставі якої видають висновок про герметичність кожної тепловиділяючої зборки. UA 105780 C2 (12) UA 105780 C2 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до області атомної енергетики й може бути використаний при експлуатації реакторів з рідким теплоносієм. Для спрощення обліку й переміщення ядерного палива в реакторі тепловиділяючі елементи (ТВЕЛи), які містять ядерне паливо, збираються в тепловиділяючі зборки (ТВЗ). При експлуатації реактора особливе місце займають роботи з перевантаження ядерного палива. Перевантаження ядерного палива включає комплекс робіт з виймання й переміщення ТВЗ із метою їхньої заміни або перестановки в реакторі. На етапах перевантаження проводять контроль герметичності оболонок (КГО) ТВЕЛів, зібраних у ТВЗ. КГО можуть проводити як для всіх ТВЗ, так і вибірково для окремих ТВЗ. Хороша герметизація ТВЕЛів необхідна щоб виключити попадання продуктів ділення палива у теплоносій, що може спричинити поширення радіоактивних елементів за межі активної зони. Крім того, у зв'язку з тим, що до складу сердечників ТВЕЛів входять уран, плутоній та їхні з'єднання, які вкрай хімічно активні, їхня хімічна реакція з водою може спричинити деформацію ТВЕЛів та інші небажані наслідки. Задачею КГО є виявлення ТВЗ із негерметичними ТВЕЛами для наступного їхнього виключення з обігу або ремонту. Зазвичай застосовувані способи контролю герметичності оболонок тепловиділяючих елементів ТВЗ, у пеналах СОДС, засновані на приміщенні ТВЗ у замкнений об'єм, заповнений борированою водою, у якій примусово виводять продукти ділення з негерметичних ТВЕЛів і з якого відбирають проби, і виміри витоку з негерметичних ТВЕЛів реперних радіонуклідів, наприклад, шляхом виміру проби води. Проведення стандартного КГО з урахуванням транспортно-технологічних операцій значно збільшує тривалість перевантаження ядерного палива, а отже, і час простою реактора, що є перешкодою на шляху підвищення ефективності використання встановленої потужності АЕС, а також вимагає додаткової витрати борированої води й збільшує кількість рідких радіоактивних відходів. 3 RU 2186429 відомий спосіб і система для його здійснення, спрямовані на зменшення часу простою реактора за допомогою одночасного здійснення операцій перевантаження й контролю герметичності ТВЗ. Згідно зі способом, запропонованим в RU 2186429, попередньо закачаний у ємність газ пропускають через рідкий теплоносій і відбирають пробу газу в точці газового простору безпосередньо над поверхнею теплоносія, причому подачу газу й відбір проби здійснюють як під час підйому ТВЗ у транспортне положення, так і під час горизонтального переміщення ТВЗ. За допомогою насоса пробу газу подають через трубопровід до вимірювального пристрою. Вимірювання радіоактивності проби здійснюють безперервно за допомогою детектора, який знаходиться у вимірювальному пристрої, сигнал детектора надходить у блок обробки й відображення інформації. За величиною цього сигналу роблять висновок про наявність або відсутність у ТВЗ, яку перевіряють, негерметичних ТВЕЛів. Запропоноване рішення дозволяє зменшити тривалість перевантаження ядерного палива за рахунок одночасного контролю герметичності ТВЕЛів і переміщення ТВЗ, однак має недостатню достовірність результатів контролю герметичності. Зокрема, можливий пропуск, тобто невизначення негерметичної ТВЗ внаслідок проведення контролю в процесі горизонтального переміщення ТВЗ. Газ із вмістом радіонукліди, що вийшли з ушкодженого ТВЕЛа, піднімається в об'єм над поверхнею рідкого теплоносія. Через негерметичність об'єму, у якому розташована ТВЗ, при горизонтальнім переміщенні ТВЗ існує можливість непопадання газу або його частини в надводний об'єм, з якого відбирають проби. Внаслідок цього відібрану пробу фактично можна не відрізнити від проби, відібраної з герметичної ТВЗ. Також у способі за RU 2186429, вимірювана радіоактивність проби не розділяється на типи, як наприклад -активність і активність, через що можливе неправильне визначення негерметичної ТВЗ. Крім того у відомому технічному рішенні відсутній контроль представницькості проби й засоби його здійснення, що також знижує достовірність результату контролю герметичності ТВЗ. Тут і далі представницькість проби означає відповідність цієї проби умовам, які забезпечують достовірність результату вимірів у межах погрішності використовуваного вимірювального устаткування. Задачею даного винаходу є створення способу контролю герметичності оболонок ТВЕЛів ТВЗ, який дозволяє не тільки скоротити час простою реактора за рахунок поєднання контролю герметичності ТВЗ із операціями з перевантаження, але й забезпечити високу достовірність результатів контролю герметичності ТВЗ. Зазначена задача вирішена завдяки тому, що відповідно до способу контролю герметичності тепловиділяючих зборок при перевантаженні ядерного палива реактора з рідким теплоносієм виконують наступні дії: 1 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Попередньо, до початку перевантаження, визначають загальну фонову  і  активність. Для цього відбирають щонайменше дві проби в довільних точках над реактором і басейном витримки й за результатами виміру радіоактивності відібраних проб визначають середні фонові значення  і  активностей. Перевантаження ядерного палива реактора з рідким теплоносієм включає послідовне перевантаження кожної призначеної для перевантаження ТВЗ. Перевантаження однієї ТВЗ у свою чергу включає встановлення пристрою для переміщення ТВЗ, який містить зовнішню й щонайменше одну внутрішню секцію, у положення для виймання тепловиділяючої зборки, розміщення тепловиділяючої зборки в пристрої для переміщення та горизонтальне переміщення тепловиділяючої зборки з реактора в басейн витримки. При установці пристрою для переміщення тепловиділяючої зборки в положення для виймання тепловиділяючої зборки, безпосередньо перед розміщенням ТВЗ в пристрої для переміщення, беруть пробу газу з об'єму всередині цього пристрою для переміщення й визначають фонові значення  і  активності перед відбором проби для конкретної ТВЗ. Фонові значення активності зберігають для наступного аналізу герметичності ТВЗ. Розміщують ТВЗ в пристрої для переміщення ТВЗ. Розміщення ТВЗ в пристрої для переміщення включає захоплення ТВЗ і підйом у транспортне положення, в якому можливо здійснювати горизонтальне переміщення ТВЗ. Як правило, пристроєм для переміщення ТВЗ служить штанга машини для перевантаження ТВЗ. Після підйому ТВЗ у транспортне положення подають газ під ТВЗ і здійснюють барботаж, тобто пропускають цей газ крізь рідкий теплоносій. Як правило, рідким теплоносієм служить вода. Бажано одночасно з початком підйому ТВЗ починати відбір проби газу з об'єму над рівнем рідкого теплоносія усередині пристрою для переміщення ТВЗ. Це дозволяє визначити фонові значення  і  активності на початковій фазі підйому ТВЗ, а надалі контролювати активність проби. В іншому варіанті здійснення способу подачу газу й відбір проби починають після закінчення заданого часового інтервалу після розміщення ТВЗ в пристрої для переміщення. У цьому випадку витримку у заданому інтервалі часу використовують для того, щоб гарантовано весь поданий під ТВЗ газ пройшов через теплоносій і, отже, максимальна кількість газоподібних продуктів ділення, при наявності у ТВЗ негерметичних ТВЕЛів, надійшла в об'єм над поверхнею теплоносія й була відібрана як проба. Цей варіант здійснення дозволяє підвищити точність контролю герметичності ТВЗ. В останньому варіанті здійснення даного способу після визначення фонового вмісту радіонуклідів усередині пристрою для переміщення відбір проби припиняється до закінчення заданого часового інтервалу. Відбір проби здійснюють щонайменше в одній точці газового об'єму над поверхнею рідкого теплоносія усередині пристрою для переміщення ТВЗ. Перед виміром  і  активності здійснюють підготовку відібраної проби, яка повинна відповідати умовам за температурою, вологістю й тиском, необхідним для забезпечення якісної роботи вимірювального устаткування й одержання погрішності результату вимірів у межах погрішності цього устаткування. Підготовка проби містить стадії охолодження, осушення й фільтрації. Крім того здійснюють контроль представницькості проби. Пробу вважають представницькою, якщо вона відібрана у встановленому місці, не перемішана з повітрям із зовнішнього середовища, відповідає умовам за температурою, вологістю й тиском. Контроль за першими двома критеріями проводять перед початком робіт з перевантаження й контролю шляхом перевірки стану устаткування. Контроль на відповідність умовам здійснюють за допомогою відповідних датчиків у процесі відбору й аналізу проби. При цьому, якщо проба не відповідає будь-якій з умов, інформацію про те, що вимір проводився на пробі, яка не відповідає умовам роботи вимірювального устаткування, відображають за допомогою засобів індикації. Вимір  і  активності газової проби переважно здійснюють бета-радіометром протягом попередньо встановленого при настроюванні приладу часу. Виміряні значення переважно відображають за допомогою доступних засобів індикації й зберігають ці значення переважно в текстовому файлі. Якщо значення -активності перевищує встановлене граничне значення, то припускають, що підвищена -активність проби може бути обумовлена зовнішніми факторами, а не втратою герметичності оболонок ТВЕЛів. При цьому зазначене граничне значення переважно встановлюють на підставі -випромінювання, отриманого у попередньому визначенні загального фонового значення вмісту радіонуклідів. Також враховується фонова -активність, виміряна перед контролем ТВЗ. Проводять вимір  і  активності відібраної проби й зберігають результат. 2 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При проведенні аналізу результатів вимірів бажано враховувати фонове значення  активності, виміряне перед розміщенням ТВЗ в пристрої для переміщення, і загальне фонове значення  активності, попередньо виміряне перед початком перевантажувальних робіт. ТВЗ попередньо вважають герметичною, якщо середнє арифметичне виміряних значень  активності газової проби для даної ТВЗ за заданий інтервал часу не перевищить встановленого граничного значення, а якщо ні, то ТВЗ вважають негерметичною. Отриманий результат контролю є довідковим, його достовірність визначається достовірністю заданого граничного значення. Зазначене граничне значення в одному варіанті здійснення винаходу встановлюють виходячи із загального фонового значення вмісту радіонуклідів перед початком операцій з перевантаження й дослідних даних, отриманих за час експлуатації конкретного реактора. В іншому варіанті здійснення граничне значення встановлюють рівним трикратному фоновому значенню  активності, виміряному перед розміщенням ТВЗ в пристрої для переміщення. Зазначені методики визначення граничного значення вмісту радіонуклідів при попередньому визначенні герметичності ТВЗ наведені як приклад і не є обмежувальною ознакою даного способу. Попередній результат контролю герметичності ТВЗ відображають за допомогою засобів індикації, що дозволяє персоналу АЕС відразу направити негерметичну ТВЗ на додатковий контроль у пеналах стенда КГО, не очікуючи закінчення робіт з перевантаження. Горизонтальне переміщення ТВЗ здійснюють тільки після закінчення подачі газу під ТВЗ, для того щоб виключити непопадання газу або його частини в надводний об'єм, з якого відбувається відбір проби. Здійснення горизонтального переміщення ТВЗ після закінчення подачі газу дозволяє підвищити достовірність результату контролю герметичності ТВЗ. Всі дії пропонованого способу контролю герметичності ТВЗ реактора провадять послідовно для кожної ТВЗ, потім провадять статистичну обробку результатів аналізів проб усіх ТВЗ. У переважному варіанті здійснення даного способу обчислюють середнє арифметичне зі значень активності газових проб, визначених у циклі контролю кожної ТВЗ, і обчислюють середнє квадратичне відхилення цих значень. Тут і далі під циклом контролю ТВЗ розуміють послідовне виконання дій даного способу для однієї ТВЗ. ТВЗ вважають герметичною, якщо визначене в циклі контролю цієї ТВЗ значення радіаційної активності не перевищує граничне значення, яке визначають як суму зазначеного середнього арифметичного й потроєного значення середнього квадратичного відхилення. Слід зазначити, що методика статистичної обробки наведена як приклад і не є обмежувальною ознакою даного способу. Для статистичної обробки результатів вимірів і визначення критерію відбраковування ТВЗ може бути застосована будь-яка методика, що відповідає умовам перевантаження й проведення КГО для конкретного реактора. Задача винаходу вирішена також завдяки застосуванню системи для контролю герметичності тепловиділяючих зборок реактора з рідким теплоносієм, виконаної з можливістю встановлення на машину для перевантаження ТВЗ. Система призначена для виявлення ТВЗ з негерметичними ТВЕЛами на зупиненому реакторі за радіаційною активністю газоподібних продуктів ділення, виділюваних у рідкий теплоносій, що заповнює внутрішню порожнину пристрою для переміщення ТВЗ. Зазначена система містить: - трубопровід для подачі газу, розташований на зовнішній поверхні зовнішньої секції штанги перевантажувальної машини, яка містить блок форсунок під торцевою частиною зовнішньої секції штанги, - трубопровід для відбору проби газу, розташований на зовнішній поверхні зовнішньої секції штанги перевантажувальної машини, і введений усередину зовнішньої секції зазначеної штанги щонайменше в одній точці, - блок подачі газу, з'єднаний із трубопроводом для подачі газу; - блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби, з'єднаний із трубопроводом для відбору газової проби; - блок керування й обробки інформації; - апаратуру дистанційного керування. У системі за даним винаходом засоби контролю активності газової проби й засоби попередньої обробки інформації й керування розміщені безпосередньо на машині для перевантаження ТВЗ. У переважному варіанті здійснення винаходу блок форсунок має кільцеве розташування форсунок для рівномірної подачі повітря під ТВЗ і в заповнений рідким теплоносієм простір, що оточує ТВЗ. Сопла форсунок доцільно виконувати у формі сопла Лаваля, що дозволяє збільшити дальність розкиду струменя повітря при заданому тиску. Таке рішення дозволяє 3 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 забезпечити подачу максимальної кількості газу під хвостовик ТВЗ і вивести максимальну кількість газоподібних продуктів ділення, при наявності негерметичних ТВЕЛів, з рідкого теплоносія в об'єм над його поверхнею, і тим самим підвищити точність контролю герметичності ТВЗ. Для зручності технічного обслуговування кільцевий блок форсунок краще виконувати знімним. Блок подачі газу містить ресивер, компресор для нагнітання газу в ресивер, регулятор тиску подачі газу й клапани для регулювання подачі газу, а також для скидання конденсату. Як газ доцільно використовувати стиснене повітря. Блок подачі газу виконаний з можливістю виконання додаткової функції продувки об'єму над поверхнею рідкого носія в робочій штанзі для видалення залишків проби попередньої ТВЗ, для чого вихід блока з'єднаний через клапан із трубопроводом відбору проби. Відмітною рисою системи за даним винаходом є наявність у блоці відбору, підготовки й контролю активності газової проби засобів підготовки проби. Блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби також містить аналізатор радіаційної активності газової проби. Як аналізатор доцільно застосовувати бета-радіометр. Іншою особливістю системи є наявність у блоці відбору, підготовки й контролю активності газової проби щонайменше двох насосів, один з яких є вакуумним насосом і призначений для доставки проби на вхід блока, другий насос призначений для прокачування проби через зазначені засоби підготовки проби й аналізатор. Зазначені засоби підготовки проби містять охолоджувач, щонайменше один фільтр і осушувач. Крім того, блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби містить щонайменше один регулятор тиску, щонайменше один датчик тиску, щонайменше один датчик температури й щонайменше один датчик вологості, причому зазначений регулятор тиску використовують для створення необхідної витрати й тиску газу на вході бета-радіометра, а зазначені датчики призначені для визначення представниць кості проби. Блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби додатково містить, щонайменше, один датчик витрати повітря, за допомогою якого контролюють проходження проби у потрібному об'ємі через камеру бета-радіометра. Блок керування й обробки інформації містить засоби обчислювальної техніки (комп'ютер), перетворювачі сигналів, засоби індикації, органи керування й засоби зв'язку з апаратурою дистанційного керування. Відмітною рисою даної системи є можливість видачі попереднього результату визначення герметичності після закінчення циклу контролю одиничної тепловиділяючої зборки. Для видачі попереднього результату доцільно використовувати зазначені засоби індикації блока керування й обробки інформації. У переважному варіанті здійснення системи блок керування й обробки інформації містить графічний інтерфейс, на якому відображають інформацію про проходження циклу контролю ТВЗ, зокрема показання датчиків тиску, температури, вологості й показання бета-радіометра. Блок керування й обробки інформації призначений для перемикання режимів роботи даної системи, а також для формування відповідних до цих режимів сигналів керування для блока подачі стисненого повітря й блока відбору, підготовки й контролю активності газової проби. У переважному варіанті здійснення винаходу за допомогою органів керування можна задати при настроюванні час виміру й граничне значення радіаційної активності проби, вибір режиму роботи даної системи, а також введення додаткової інформації, такої як ідентифікаційні дані оператора, номер контрольованої ТВЗ. Як органи керування переважно використовують панель керування, що містить клавіатуру, кнопки й перемикачі. Апаратура дистанційного керування призначена для здійснення керування контролем герметичності ТВЗ персоналом, що перебуває за межами реакторного залу. Апаратура дистанційного керування у переважному варіанті здійснення містить засоби індикації, органи керування, засоби обчислювальної техніки й засоби зберігання інформації, установлена в приміщенні пульта керування перевантажувальної машини й зв'язана за допомогою каналу передачі даних із блоком обробки інформації й керування. Доцільно використовувати канал передачі даних, виконаний за стандартною технологією, наприклад RS-422. У переважному варіанті здійснення система виконана з можливістю підключення зовнішнього пристрою керування. Із цією метою апаратура дистанційного керування містить стандартний інтерфейс для підключення до нього за необхідністю зовнішнього пристрою, наприклад для підключення системи керування перевантажувальної машини. Доцільне підключення й передача даних від зовнішньої системи мережею Ethernet. У переважному варіанті здійснення система виконана з можливістю роботи щонайменше в трьох режимах: 4 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 автоматизованому, автоматичному й ручному. Ручний режим призначений для керування окремими пристроями блока подачі стисненого повітря й блока відбору, підготовки й контролю активності газової проби з метою перевірки функціонування цих блоків. Запуск циклу контролю герметичності в цьому режимі заблокований. У ручному режимі керування пристроями здійснюють за допомогою органів керування блока керування й обробки інформації й здійснюють контроль параметрів системи за допомогою засобів індикації цього блока. Автоматизований режим є основним режимом роботи системи. У цьому режимі оператор на вибір керує окремими пристроями системи або запускає цикл контролю ТВЗ. За місцем подачі команди режим підрозділяється на "автоматизований з дистанційним керуванням" у якому подачу команд здійснюють від апаратури дистанційного керування, і "автоматизований з місцевим керуванням», у якому подачу команд здійснюють безпосередньо від блока обробки інформації й керування. У режимі "автоматизованому з дистанційним керуванням" команди керування формує апаратура дистанційного керування, при цьому блок керування й обробки інформації служить для передачі команд і даних з апаратури дистанційного керування на пристрої блока подачі газу й блока відбору, підготовки й контролю проби та для передачі даних із цих пристроїв на апаратуру дистанційного керування. У цьому випадку керування пристроями системи за допомогою органів керування блока обробки інформації й керування заблоковане. Запуск циклу контролю герметичності ТВЗ провадять за допомогою апаратури дистанційного керування. Для зручності роботи оператора в апаратурі дистанційного керування доцільно використовувати такі засоби індикації й органі керування як графічний інтерфейс, клавіатуру й маніпулятор "миша". У цьому випадку керування циклом контролю ТВЗ здійснюють засоби обчислювальної техніки, що входять до складу апаратури дистанційного керування. Попередній результат контролю герметичності ТВЗ, показання датчиків і іншу інформацію про проходження циклу контролю ТВЗ відображають за допомогою засобів індикації апаратури дистанційного керування, наприклад на графічному інтерфейсі, і дублюють на засобах індикації блока керування й обробки інформації. У режимі "автоматизованому з місцевим керуванням" команди керування формує блок керування й обробки інформації, апаратура дистанційного керування виконує тільки дублювання інформації на засобах індикації. Запуск циклу контролю ТВЗ здійснюють за допомогою органів керування блока керування й обробки інформації. Керування циклом контролю ТВЗ в "автоматизованому з місцевим керуванням" режимі здійснюють засоби обчислювальної техніки, що входять до складу блока керування й обробки інформації. Попередній результат контролю герметичності ТВЗ, показання датчиків і іншу інформацію про проходження циклу контролю ТВЗ відображають за допомогою засобів індикації зазначеного блока, наприклад на графічному інтерфейсі, і передають на апаратуру дистанційного керування для індикації. В "автоматизованому з місцевим керуванням" режимі керування від апаратури дистанційного керування заблоковане. Автоматичний режим є окремим випадком автоматизованого режиму з дистанційним керуванням. У цьому режимі запуск циклу контролю герметичності ТВЗ здійснює зовнішня система керування, зокрема система керування перевантажувальної машини. Виконання автоматичного режиму можливе, якщо зазначена зовнішня система керування має відповідний інтерфейс для підключення до апаратури дистанційного керування системи за даним винаходом. В автоматичному режимі від системи керування перевантажувальної машини на апаратуру дистанційного керування здійснюють передачу даних про номер контрольованої ТВЗ, ідентифікаційні дані оператора, сигнал запуску циклу контролю герметичності ТВЗ. Зазначений інформаційний обмін доцільно здійснювати за допомогою каналу передачі даних, виконаного за стандартною технологією, наприклад мережею Ethernet. У переважному варіанті здійснення дана система виконана з можливістю захисту від несанкціонованого доступу до функціональних можливостей зазначеної системи й даним, отриманим у результаті роботи системи. У переважному варіанті здійснення винаходу зазначений захист містить щонайменше три рівні доступу, умовно називані "оператор», "інженер», "системний програміст". При цьому на кожному рівні можливий доступ до набору функцій, визначеному для даного рівня доступу. Переважно виконувати захист від несанкціонованого доступу як у блоці керування й обробки інформації, так і в апаратурі дистанційного керування. Технічним результатом застосування способу й системи за даним винаходом є підвищення достовірності результату контролю герметичності ТВЗ і скорочення витрат часу на проведення КГО. Зокрема, блокування горизонтального переміщення ТВЗ до припинення подачі газу під ТВЗ, підготовка й контроль представницькості проби, облік фонових значень  і  активності 5 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підвищують достовірність результату контролю герметичності ТВЗ. Надання попереднього результату контролю кожної ТВЗ сприяє скороченню витрат часу на проведення КГО. Крім того, можливість вибіркового контролю ТВЗ у пеналах стенда КГО за попереднім результатом, отриманим із застосуванням способу й системи за даним винаходом сприяє зменшенню кількості рідких радіоактивних відходів і заощадженню матеріальних ресурсів, використовуваних на стенді КГО. Резервування керування системою контролю герметичності ТВЗ, яке забезпечує можливість керування як за допомогою апаратури дистанційного керування, так і за допомогою органів керування, розташованих безпосередньо на перевантажувальній машині, підвищує надійність системи у випадку відмов каналу зв'язку й створює додаткові зручності для персоналу АЕС. Далі як приклад розглянуто один з варіантів здійснення даного винаходу. На фіг. 1 показана структурна схема системи контролю герметичності оболонок. На фіг. 2 показана спрощена пневматична схема системи контролю герметичності оболонок. Як схематично показано на фіг. 1, блок подачі стисненого газу, блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби, блок керування й обробки інформації, а також трубопровід подачі повітря й трубопровід відбору проби розташовані безпосередньо на перевантажувальній машині. Причому зазначені трубопроводи розміщені на зовнішній поверхні робочої штанги, що виконує функції пристрою для переміщення ТВЗ. Трубопровід подачі газу з'єднаний з кільцевим блоком форсунок, розташованим на торці зовнішньої секції робочої штанги. Блок форсунок у даному прикладі з'єднаний із трубопроводом подачі газу за допомогою конусного перехідника, і прикріплений за допомогою гвинтів на торці зовнішньої секції штанги, для спрощення ці з'єднання не показані на фіг. 1. В інших варіантахздійснення винаходу може бути застосований будь-який спосіб з'єднання, який забезпечує за необхідністю від'єднання блока форсунок без демонтажу всієї робочої штанги. Виконання форсунок у формі сопла Лаваля, забезпечує рівномірну подачу повітря під ТВЗ з максимальною дальністю розкиду подаваного повітря. Кільцеве розташування форсунок на торці зовнішньої секції штанги не обмежує переміщення внутрішніх секцій штанги для виймання ТВЗ. Трубопровід відбору газової проби заведений усередину штанги в трьох точках. На фіг. 1 для спрощення показана тільки одна точка відбору. Точки відбору проби розміщені поблизу поверхні теплоносія. Відбір проби в трьох точках дозволяє мінімізувати вплив випадкових факторів на результат визначення радіаційної активності проби газу, взятої з об'єму над поверхнею рідкого теплоносія. Блок подачі стисненого газу, блок відбору, підготовки й контролю активності проби й блок керування й обробки інформації виконані в єдиному конструктиві, у вигляді агрегатної стійки. При цьому панель керування, що містить клавіатуру, графічний інтерфейс і кнопки керування окремими пристроями, розміщена на лицевій панелі агрегатної стійки. Апаратура дистанційного керування розміщена в приміщенні пульта керування перевантажувальної машини, що дозволяє операторові перебувати за межами реакторного залу. Блок керування й обробки інформації зв'язаний з апаратурою дистанційного керування каналом передачі даних, виконаним за стандартом RS-422, для одержання команд і передачі результатів циклу контролю ТВЗ із метою збереження цих даних у відповідних пристроях зберігання інформації апаратури дистанційного керування й наступної статистичної обробки. Блок керування й обробки інформації за допомогою не показаних на фіг. 1 перетворювачів сигналів, модулів введення/виведення, контакторів і релейних пристроїв пов'язаний із блоком подачі стисненого повітря й блоком відбору, підготовки й контролю активності газової проби для здійснення керування цими блоками шляхом формування команд керування відповідно до пропонованого способу контролю герметичності ТВЗ, а також для одержання результатів контролю. У пропонованому прикладі не розкриті докладно варіанти виконання апаратури дистанційного керування та блока керування й обробки інформації. Може бути застосоване будь-яке апаратне або апаратно-програмне рішення, яке забезпечує виконання функціонального призначення, зазначених апаратури дистанційного керування та блока керування й обробки інформації. Як показано на фіг. 2, блок подачі стисненого повітря й блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби є функціонально незалежними пристроями, що мають загальну пневматичну лінію від пневморозподілювача 5 до патрубка "Відбір/Продувка". Загальна пневматична лінія дозволяє використовувати з'єднаний з нею трубопровід відбору проби як безпосередньо для відбору проби, так і для продувки надводного об'єму робочої штанги з метою видалення продуктів ділення, що залишилися після закінчення циклу контролю ТВЗ. Компресор 1 у блоці подачі стисненого газу нагнітає газ, у даному випадку повітря, у ресивер 2. Далі повітря надходить на вихід блока подачі стисненого газу через фільтр 6 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 регулятор тиску 3, який одночасно осушує повітря й стабілізує його тиск на виході з блока. Блок подачі стисненого газу через пневморозподілювач 4 і патрубок "Подача" з'єднаний із трубопроводом подачі газу. Для проведення барботажу відкривають пневморозподілювач 4 і через трубопровід для подачі газу, з'єднаний із блоком форсунок, стиснене повітря подають під ТВЗ. Час проведення барботажу встановлюють настроюваннями програмного забезпечення, у даному прикладі воно становить приблизно 10 секунд. Після закінчення циклу контролю ТВЗ перед проведенням циклу контролю наступної ТВЗ за необхідністю здійснюють продувку надводного об'єму штанги для видалення газоподібних продуктів ділення. Для продувки надводного об'єму повітря через пневморозподілювач 5, переключений у режим продувки, і патрубок "Відбір/Продувка" подають із блока подачі газу в трубопровід відбору газової проби. Керування пневморозподілювачами 4 і 5 здійснюють електричним сигналом від блока керування й обробки інформації. Для відбору проби газу з надводного об'єму перемикають пневморозподілювач 5 у режим відбору проби для з'єднання блока відбору, підготовки й контролю активності проби із трубопроводом відбору проби. При цьому вакуумний насос 7 використовують для відкачування проби газу з надводного об'єму штанги, попередньо пропускаючи її через водовіддільник для вакууму 6. Далі за допомогою насоса 18 прокачують пробу газу через засоби підготовки проби: охолоджувач 8, мікрофільтр 9, субмікрофільтр 10, і осушувач 11 повітря. При цьому мікрофільтр 9 і субмікрофільтр 10 призначені для двоступінчастого очищення проби з метою запобігання забрудненню наступного за ними на шляху проходження проби осушувача 11. Далі проба проходить через регулятор 12 тиску й дросель 13, за допомогою яких настроюють необхідні витрату і тиск газу, що надходить на вхід бета-радіометра 16. Таким чином здійснюють підготовку проби, тобто приведення її до стану, коли її температура, тиск і вологість відповідають вимогам вимірювальної апаратури, у даному випадку бета-радіометра. При цьому датчик 14 тиску, датчик 15 температури й вологості контролюють стан проби газу на вході в бета-радіометр 16, а датчик 17 витрати повітря контролює проходження проби через камеру бета-радіометра. Через патрубок "Вихід" проба газу виходить у зовнішнє середовище. Насоси 7 і 18 включаються для відбору проби за електричним сигналом з блока керування й обробки інформації (не показаний на фіг. 2). Сигнали з усіх датчиків блока відбору, підготовки й контролю активності проби, так само як і показання бета-радіометра надходять у блок керування й обробки інформації, де відбувається перетворення сигналів та їхня наступна обробка комп'ютером блока з метою визначення стану контрольованої ТВЗ. Графічний інтерфейс і індикатори блока керування та обробки інформації й апаратури дистанційного керування (не показані на фіг. 2) відображають інформацію щодо поточного стану системи. Зокрема, якщо показання датчиків 14 і 15 не відповідають заданим умовам, то на графічний інтерфейс виводиться повідомлення про те, що вимір проводиться на пробі, яка не відповідає умовам виміру. Крім того зазначені графічний інтерфейс і індикатори відображають номер контрольованої ТВЗ, ідентифікаційні дані оператора, режим керування й рівень доступу, поточні показання датчиків, бета-радіометра, а також попередній результат визначення герметичності ТВЗ після закінчення циклу контролю цієї ТВЗ. У наведеному прикладі спосіб і система за даним винаходом застосовані як додаткові до основної процедури контролю герметичності оболонок ТВЕЛів у пеналах стенда КГО, проведеної на АЕС. Оперативне відбраковування ТВЗ за попереднім результатом контролю герметичності, отриманим після закінчення циклу контролю кожної ТВЗ, дозволяє проводити вибірковий контроль ТВЗ у пеналах стенда КГО, не очікуючи закінчення перевантаження, що скорочує час простою реактора, пов'язаний із проведенням КГО. При цьому висока достовірність результатів контролю сприяє запобіганню попадання ТВЗ з негерметичними ТВЕЛами в реактор. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб контролю герметичності при перевантаженні ядерного палива реактора з рідким теплоносієм, який включає послідовне перевантаження кожної призначеної для перевантаження тепловиділяючої зборки (ТВЗ), що у свою чергу включає встановлення пристрою для переміщення тепловиділяючої зборки, який містить зовнішню й щонайменше одну внутрішню секції, у положення для виймання тепловиділяючої зборки, розміщення тепловиділяючої зборки в пристрої для переміщення й горизонтальне переміщення тепловиділяючої зборки, згідно якому встановлюють пристрій для переміщення тепловиділяючої зборки в положення для виймання тепловиділяючої зборки, розміщують тепловиділяючу зборку в пристрій для переміщення тепловиділяючої зборки, 7 UA 105780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 при розміщенні тепловиділяючої зборки в пристрій для переміщення, починають відбір проби газу щонайменше в одній точці в об'ємі над поверхнею рідкого теплоносія всередині пристрою для переміщення ТВЗ, подають газ під ТВЗ і пропускають цей газ крізь рідкий теплоносій, проводять аналіз відібраної проби на  і  активність і зберігають результат аналізу проби, проводять попереднє визначення герметичності тепловиділяючої зборки, проводять усі перераховані дії послідовно для кожної призначеної для перевантаження ТВЗ, проводять статистичну обробку результатів аналізів проб усіх тепловиділяючих зборок, на підставі якої видають висновок про герметичність кожної тепловиділяючої зборки, який відрізняється тим, що перед вимірюванням  і  активності здійснюють підготовку відібраної проби, перед початком перевантаження попередньо визначають загальні фонові  і  активності, завершують подачу газу під тепловиділяючу зборку до початку горизонтального переміщення тепловиділяючої зборки, а при попередньому визначенні герметичності ТВЗ враховують фонові  і  активності, визначені безпосередньо перед розміщенням тепловиділяючої зборки в пристрій для переміщення, і загальні фонові  і  активності, виміряні перед початком перевантаження, і видають попередній результат визначення герметичності тепловиділяючої зборки. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як пристрій для переміщення тепловиділяючої зборки використовують штангу перевантажувальної машини. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що до початку перевантаження фонові  і  активності вимірюють щонайменше у двох місцях над реактором і басейном витримки й попередньо визначають загальні фонові значення  і  активності як середнє арифметичне двох вимірів. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, відбір проби починають після розміщення тепловиділяючої зборки в пристрої для переміщення, одночасно з подачею газу. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відбір проби й подачу газу починають після закінчення заданого часового інтервалу після розміщення ТВЗ в пристрої для переміщення. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що підготовка відібраної проби включає стадії осушення, охолодження й фільтрації, а перед виміром  і  активності також здійснюють контроль представницькості проби. 7. Система для контролю герметичності тепловиділяючих зборок реактора з рідким теплоносієм, виконана з можливістю щонайменше часткового встановлення на перевантажувальну машину для перевантаження ТВЗ, і містить трубопровід для подачі повітря, розташований на зовнішній поверхні зовнішньої секції робочої штанги зазначеної перевантажувальної машини, що містить блок форсунок під торцевою частиною зовнішньої секції штанги, трубопровід для відбору проби газу, розташований на зовнішній поверхні зовнішньої секції робочої штанги зазначеної перевантажувальної машини, і введений усередину зовнішньої секції зазначеної штанги щонайменше в одній точці, блок подачі стисненого повітря, який з'єднаний з трубопроводом для подачі повітря, блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби, який з'єднаний з трубопроводом для відбору проби газу, блок керування й обробки інформації, і апаратуру дистанційного керування, яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби містить засоби підготовки проби, аналізатор радіаційної активності проби й щонайменше два насоси, один з яких призначений для доставки проби на вхід блока, а другий призначений для прокачування проби через зазначені засоби підготовки проби й аналізатор. 8. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок форсунок має кільцеве розташування форсунок, сопла яких виконані у формі сопла Лаваля. 9. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що містить знімний блок форсунок. 10. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок подачі повітря містить ресивер, компресор для нагнітання повітря в ресивер, регулятор тиску подачі повітря й клапани для регулювання подачі повітря, а також клапани для автоматичного скидання конденсату. 11. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок подачі повітря виконаний з можливістю виконання додаткової функції продувки об'єму повітря в робочій штанзі для видалення залишків проби попередньої ТВЗ. 12. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності проби газу містить бета-радіометр. 13. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що засоби підготовки проби містять охолоджувач, щонайменше один фільтр і осушувач. 8 UA 105780 C2 5 10 15 20 14. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби містить щонайменше один регулятор тиску, щонайменше один датчик тиску, щонайменше один датчик температури й щонайменше один датчик вологості, причому зазначені датчики призначені для визначення представницькості проби. 15. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок відбору, підготовки й контролю активності газової проби містить щонайменше один датчик витрати повітря. 16. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що блок керування й обробки інформації містить засоби обчислювальної техніки, перетворювачі сигналів, засоби індикації, органи керування й засоби зв'язку з апаратурою дистанційного керування. 17. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю роботи щонайменше в трьох режимах: автоматизованому з дистанційним керуванням,автоматичному й ручному. 18. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю підключення зовнішнього пристрою керування. 19. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю захисту від несанкціонованого доступу до функціональних можливостей зазначеної системи й даним, отриманим у результаті роботи. 20. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що вона виконана з можливістю видачі попереднього висновку про герметичність тепловиділяючої зборки на підставі загальної фонової активності. 9 UA 105780 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10

Дивитися

Додаткова інформація

Автори російською

Федосовский Михаил Евгеньевич, Николаев Вячеслав Викторович, Дунаев Вадим Игоревич

МПК / Мітки

МПК: G21C 17/07, G01M 3/02

Мітки: тепловиділяючої, реактора, автоматизованого, здійснення, спосіб, контролю, перевантаженні, зборки, герметичності, система

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/12-105780-sposib-avtomatizovanogo-kontrolyu-germetichnosti-teplovidilyayucho-zborki-reaktora-pri-perevantazhenni-jj-sistema-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб автоматизованого контролю герметичності тепловиділяючої зборки реактора при перевантаженні й система для його здійснення</a>

Подібні патенти