BG99112A - Метод и система за установяване на дефектирали горивни стебла чрез използване на акустична енергияс честотно затихване - Google Patents

Abstract

Методът и уредът са приложими в ядрената техника.С тях се повишават достоверността и повтаряемостта на откриването на дефектирането. По метода към ядреното горивно стебло се насочват широколентови ултразвукови импулси. Предадената през и по стеблото енергия се приема и се преобразува в електрически сигнал, който се подлага на спектрален анализ заизвличане на спектралния компонент в нискочестотния и високочестотния диапазон. Тези компоненти са мярка за усилието в покритието на стеблото и за разликата на налягането в него, които са показател за дефект в неговото покритие. Уредът съдържа импулсен генератор (11), свързан с ултразвуков предавател (12) и управляем многоканален спектрален анализатор (17). Ултразвуков приемник (13) е разположен в близост до външното покритие на стеблото (10) и е свързан през блок (14) за обработка на ниските ивисоките честотни компоненти с анализатора (17).

Description

1 МЕТОД И СИСТЕМА ЗА УСТАНОВЯВАНЕ НА ДЕФЕКТИРАЛИ ГОРИВНИСТЕБЛА (ПРЪТИ) ЧРЕЗ ИЗПОЛЗВАНЕ НА АКУСТИЧНА ЕНЕРГИЯ С ЧЕСТОТНО ЗАТИХВАНЕ Обосновка и а изобретение т с- Област на изобретението: Настоящото изобретение се отнася до система иметод за установяване на дефектирали горивни стебла(пръти) и. в частност, се отнася дс система и метод за установяване на относително измерване на вътрешното налягане в горивните стебла чрез измерване честотата, зависеща от затихването на акустичен енергиен спектър, така че дефектиралото горивно стебло да моке да бъде о т к р и т о . Съ с т о я н и е на т е х ни ката Откриването на дефекти в ядрените горивни стебла(пръти) обикновено се извърдва или чрез ултразвуксвстестване, зли чрез склзнг метод (ripping) . При ултра ща , че е настъпила авария; се открива чрез измерване < в затихването и а νπτο ;·. з evkob ат а енергия. алти ί·ι j. (при здраво сте зло зооретепие. При тнпинг метод {sipping.; , мокър или уи, методът установява делението при верижна реакция а атомните ядра на газа., освобождавай от дефектирало

стебло. Ho е случай, ка възникване на определени усло-вия, такива като взаимодействие на покритието отгоривни зърна, или в случай на изключително малкиутечки, ефективността и па двата метода е ограничена. U.£.Patent 4,126,514 разкрива метод за откриванена дефектни горивни елементи чрез изолиране при съпри-косновение на външната повърхност на покритието па горивния елемент е охладена течност, обикновено упот- ребявана, след коет; измервания, за да с W»r се правят импулсни ехоззтихващи определи наличието на изключи- телно нараснали горивни зърна. Измерването за наличие-то па охладена течност з елемента или на определено количество нараснали горивни зърна се постига чрез подходяща интерпретация на ехсимпулси. U,3.Patent No. 3,350,271 описва ядрен реакторенпреобразувател, който съдържа в себе си течност, такаче топлинният трансфер към преобразувателя нагрява т е ч и о с с с и г у ρ я з а костта. като апликация за достигане ц че се е появило пздхлн. Нит е един от U.S.Patenc, onсме π о - г о р е , не раз и р- и в а и з м е р в а н е на у звукови средства, и сито да редЕарптелп хлието чрез /лтрз становяв ат вътреписс налягане s горивното стебло, както ще бъде описано по-долу в съответствие с настоящото изобретение. U.S.Patent 4,009,616 е насочен към а к у с т и ч ен ме т од за измерване на газоиалягането в херметически уплътне-но затворено пространство. Това е направено чрез уста-новяване ка скоростното изменение и затихването на ултразвуков сигнал, предизвикан от вътрешното гззона- лягане в затвореното пространство (горивно стебло).Този метод изисква сигналът да бъде предаден чрез газаи ефектите от сигнала, получен през по крит и е т о, дабъдат минимизирани. Този метод се различава от долу-описаките система и метод съгласно настоящето изобре-тение, което измерва относителното усилие в материала на горивното покритие, което е резултат от Еътрешиото газоиалягане. Допълнително, процесът от и.б.Patent4,009,616 е непрактичен при действително използване,тъй като почти всички горивни ’стебла (пръти) иматпритискащи пружини в споменатата област, които илибила са блокирали напълно,, илн биха разрушили пялата а к у с т и ч н и данни (т.е. скоростта и затихването). тенис то : з а д а ч а н а н а с т о я щ о т с и з с 5 л ата н и е е д ат трудностите, конто се явяват кри при сетните от съ стс як пате на техниката : осигури по-надежден и псат ар яем метод и <. >дп 3 а ) ида 'ама за дефектирал и Съгласно настоящото изобретение, системата заустановяване на дефектирали ядрени горивни стебла съдържа предавателно средство за осигуряване на из-точник на електроенергия и първо преобразувателиосредство, отговарящо на предавателното средство за прилагане на импулсна ултразвукова енергия с определе-на честота пряко Еърху външното покритие на ядренотогоривно стебло. Ετορο преобразувателно средство, раз-положено отделно от първото преобразувателно средство, приема ултразвуковата енергия, предадена през и погоривното стебло, като осигурява електрически сигнал вотговор на това. Второто преобразуватели о с ре д с т вс е разположено в съседство с външното покритие па горив-ното стебло. Предвидени са приемащи средства, коитоотговарят на сигнала от втория преобразувател за обра-ботване на високо- и нискоч е стотните компоненти на споменатия сигнал и за осигуряване на изходящ сигнал. Включен е управляем (стробиран; многоканален спектра-лен анализ а топ за реагиране на изходящия сигнал от приемащото средство за установяване на сне к тр а лп а т ,л компонента на получената ултразвукова енергия в по- ниската и лс-високата честотна област н зс осигуряване ” ί А р в 3 у Л Т 3. It Т I I II С II Σ' 11 JI II . *1 Р О И 0? р Ц II О ci й J*I I i ?ί ΐ ί d . 1 ϊι : A 1 V;d 3 d. на всяха от честотните компоненти. ?езултантните сит - пали са мярка за усилието в покритието и съответства- о а з ο п аля г ан е з горивното стебло си бил пряк празна?, зо дефект в горивното покритие. За да се ,ере по-добре настоящето изобретение, следващото по-нататък описание се позовава на придру ЯЯИ

жаващите чертежи, докато обхватът на изобретението еформулиран в приложените претенции. Кратко описание на чертежите: В чертежи т е: Фиг . 1 представлява опростена блок-схема на апара-турите от настоящото изобретение; Фиг . 2 и 3 илюстрират действителните данни, получе-ни при гсривнс стебло с ниско налягане и две горивни .f* стебла (пръти) с високо налягане. Οпи е а н и е н а едно п р е д π о ч и т а н о изпъ л н ени е: Системата и методът съгласно настоящото изобрете-ние главно измерват относителното усилие в покритиетона ядрено горивно стебло, причинено от вътрешното га-зово налягане в стеблото. Това се постига чрез устано-вяване на коефициента на затихване на две специфични честоти от широколентовия спектър на пиекочестотпата

'9 6 резонансна честота от 300 KHz. Втори акустичен преоб- разувател 13, р а з π ол о; sен отделно от първия аку стич е н преобразувател, функционира като приемащ елемент. И двата преобразувателя са подравнени в област 3 ΰ с налягане по-високо от атмосферното, така че да се съз- даде многообортна спираловидна акустична тр а е к гсрияоколо горивното стебло в областта с налягане по-високоот атмосферното. Обикновено преобразувателите не са з пряк допир (контакт) с горивните стебла. За да се минимизира ефектът па Ши» лнте, се поддържа мел близкото поле от п р еобраз у зате-кли II а от 0.127см {0.050 инча). Това разстояние, о 5 а * се не е критично. Акустичният преобразувател 13 подава своята енергия на приемника14, включващ секция с усилвател и високо и нисколентопропускащи филтри. Изходите на филтрите са подадени към импулсен многоканален спектрален анали-затор 17 със съответстващи лентопропускащи Филтри.Спектралният анализатор 17 е управляван (стробиран) със сигнал от предавателя 11, Предавателят 11 р= 5‘Т II £ IIΜ Π V II 7 £ Н С ПС5£Ед ’ ритесшо определена че С Т Ο Т 3. И Ч в С Т Ο Т К К Я Т С II £·. К Т Ъ 7 11 3. енергията, предаден I 7 6 2 П С 1C р Π Т II -3 7 С . 7 в Л р I I £ М 3. 7 Т приемащия кристал из втория пресбразуззтел, сайт; и. с в о- й ред е подаден и ρ а н а л и з а т ο о 17 . С п е к т '· задният анализатор 17 -Филтрира честотни ленти и възпроизвежда сигнали 15, It, прonop цк спални на амплитудата па всяка от дестстияге комлопе пти. Затихването па по-ниските ч е стс ти. пр и 5 ли зи те л н с 100 KHz, е по-силно изразено. о т к олиото на π о - вие с к· ’те честоти, дължащо се на уси ~ 7 лаята в покритието. Величината на затихването на по- ниските честоти непосредствено съответства на усилията (или на вътрешното газоналягане) в покритието. Специфични тестове бяха проведени от изобретателя, за да се установи наличието или отсъствието на газ с налягане от 5 0 0 psi (очакваният максимум в края наживота на горивните стебла (пръти) за реактор с вода под налягане ?WR; по време на горивните цикли наляга-нето в здравите., неизхабени горивни стебла се увелича-ва,. дължащо се на делението при верижната реакция на на газа, освобождаван от горивнитеинертните горивни стебла. Пете Ь л а, всяко от които има вътрешна еластичност,едното имащо нулево налягане. другото имащо 60 psiналягане, следващото имащо 390 psi налягане и две, имащи високо неопределено налягане. представляват експерименталните модели. PWR стеблата са типичнозалягане от приблизително 370 pci. Е 3 т О М Н И Т '3 ЯД р 0 зърна) в zyrcaloy с. c и r η сл .

- π I; TO C T E £ C M -c ? л о е д е £ о и 7 и р а л с . т р я о з а да с част ст таза ще изтече, а оста Ако I1 c p я shot ο o t e t o ч а к з a , ч e л c ~ г o л я м a 7 ο. калият ще се изравни с външното водно налягане (приб-лизително 15 ?si извън реакторната сърцевина, където тестването би произтекло). В тестовете бе възбуден широколентов импулс от предавателя с повечето от енергията му в диапазона от 50 KHz до 1 MHz. Импулсът бе установен ст два канала,имащи различни лентопропускащк филтри, за предпочитане.100 - 300 KHz и 000 - 1200 KHz. Преобразувател, отда-лечен на около 14.27см ( б инча) настрани, бе за пред- почитане. Също така е за предпочитане преобразувателят да покрива колието е възможно по-голяма нагнетагелна площ 'типично е от 14. 2 7 см ;б инча;· инча)). Преобразувателите имана честотен център от ЗОСKHz. Полученият сигнал беше преобразуван в цифров вити използван за пресмятане на честотния спектър, изпол-звайки бързото преобразуване фурие (ΒΠΦ'ΚΓΤ). ^й·' ICO — Н а ф и 3 0 0 к г . 2 И т е па и з с б р а базата з ен и а дисплей с честотен измерва ни я па сте б спектъ ле с и р от si Л Н — г а и е о т 1 ο 1 и и а две с т е с л а с и а л я г а н е 2 '? 0 h- -ι ока з в ащ Ж е Г I 3 11 ата, и 0 3 Т зрима корелация : Е Ъ Т р е. Ш Ii С Т С: и а ля г а н е н а г с р и в н о т с С1 ; еб л о. Лявото м и о ж е С Т В О Д aiini; 0 Т р азпръ С И : т н точки пре дста е ля е а ст е 5 лстс о каля Г 3 и ·. С Т 0' р д i , Ц С с.а то цес: и т е мит жестът са ат и е е р а з . т ~ :.1 и налягане >тпкалпзт на средната ли ката ф а:: т о р и . ...... е показана разликата между ICO KHz-ЗОС 0-1200 KHz енергийните стойности за същите трикато е посочена желаната корелация без раз- 5-Т ч ο T. f т пръскБане (0 psi в ляво). И на двете ф и г . 2 и :ъс - KHz в о изс 5рете ии е не еКа к т о се разбира, тояниетс при налягане от 0 psi условието е ясно разграничимо от състоянието при високо налягане. Процесът на измерване се основава на умението да се измерват малки изменения в акустичната скорост и затихването на равнинните-срещу-надлъжните (Plate-versus-Longitudinal) вълни. Тези изменения, разбира се, са пропорционални на усилието е покритието и причиняват вълново взаимодействие в приемащия преобра-зувател. Честотите, установени по време на тестването,показали най-добър затихващ коефициент, бяха 100-300Енение с 600-1200 KHz, въпреки че настоящото ограниче нο точио в те зи граници. системата на изобретението не е предназначена да осигурява стандарт на измерването, нопо-скоро да установява индивидуални дефекти в стеблата(прътите) на базата на разпространение на с ъ в к у пиос тот амплитуди на сигнала на единични горивни блокове. Теза би ноомалнзиоадо смузенията, причинени от непостоян нο т о целзий; в е рихн е а к ц и я па ните ядра на освобождавания газ (незначителна разликав н аляг анияга ме жπ v е те н и ч п и т е стебла; . ставлява? едно предпочитано изпълнение на настоящото изобретение, би било очевидно 2 ; слепи алис ти отобластта, че различни промени и модификации могат да обхвата па настоящото и з е 6 о е т е п и е.

Claims (2)

10 ПРЕТЕНЦИИ

1. Система за установяване на дефекти в ядренигоривни стебла (пръти), включваща: - предавателно средство за осигуряване на източник на импулсна електроенергия (импулсен генератор); - първо преобразувателно средство, съответстЕуващо на споменатото предавателно средство, за прилагане на импулсна ултразвукова енергия с определена честота пряко към външното покритие на ядреното горивно стебло; второ преобразувателно средство, разположеноотделно от споменатото първо преобразувателно средст-во, за приемане на ултразвукова енергия, предадена през и по споменатото горивно стебло и за осигуряване на електрически сигнал в отговор на това, като споме-натото преобразувателно средство е разположено в съседствс с външното πо к ритне на споменатата ядрен о горивно стебло; приемащо с ре д ст в о , отговарящс на с псмена ткя сигнал от споменатото второ преобразувателно средствоза обработване на високите и ниските честотни ксмпс- ленти на споменатия сигнал и за осигуряване на изходящ управляем многоканален спектрален анализ ат отговарящ на споменатия изходящ сигнал от споменат п р и емащо с р е д с т в с , з а. у с т а и о в я в а н е и а one π т ρ = л .· компоненти от приетата ултразвукова енергия в по-н кия и по-високия честотен диапазон и за възпре из в да не на зззултантен сигнал, пропорционален на амили дата на всяка честотна компонента, като споменат 11 резултантен сигнал е мярка за усилието е покритието и съответните разлики в наляганията, така че всяка загу-ба на газоналягане е горивното стебло да е пряко изме-рение за дефектирало горивно покритие.

2 . Система, съгласно претенция 1 , в която преда-вателното средство осигурява импулсни сигнали с чес-тота от приблизително 300 KHz.

3. Система, съгласно претенция 1, з която споме-натото второ преобразувателно средство е широколентов п р и е м н и к .

4. Система, съгласно претенция 1, в която споме-натият спектрален анализатор анализира сигналите в по- ниския честотен диапазон от около 100-300 KHz и с и г- *·· W·· 1 2 00 KHz .

5. Система, съгласно претенция 1, в която споме- натото преобразователно средство прилага широколентовиимпулси в диапазона от 50 KHz до 1 MHz.

0 . Си с тз ма с ъгл а енο π о ет еи и и я 1 з к о ято а π оме· бла (пръти; са потопени ьъг ъгласка претенция 1, з роят; опъме·- :и сити а пи представят промяната и

2 . Система, с ъ г л а с 11 с· претенция ι , е ц о я т о с п с м : а т ο то призм ацо средство вк лкч в а у с и л в а те л е и зло к : и с о к о; и ннсно лектепропу о пацн филтри.

0. Метод за установяване из дефектирали яд у е : тебла (пръгп). включващ: 12 прилагане на широколентови импулси от ултра- звукова енергия към ядреното горивно стебло; - възприемане, в отговор на споменатата приложена ултразвукова енергия, измерван ултразвуков изходенсигнал от споменатото стебло; - преобразуване на така измерения изходен сигнал велектрически сигнал; - установяване чрез спектрални анализи на спект-ралната компонента на споменатия електрически сигнал в по-ниския и по-високия честотен диапазон и възпроиз-веждане на резултантни сигнали, пропорционални на амплитудата на всяка честотна компонента; при което споменатите резултантни сигнали са мярка за усилието в покритието па стеблото и съответнатаразлика в налягането, така че всяка загуба на газона-ляга не в горивното стебло да е пряко измерение заЯ е ф ек ти рало г орив но покритие.