BR112018077497B1 - Sistema para controlar vazamento de líquido em uma piscina de combustível nuclear irradiado - Google Patents
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Abstract
O sistema de detecção de vazamentos do líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado refere-se à área técnica de medição e experiência, e visa garantir o monitoramento de vazamentos nos reservatórios, principalmente nas piscinas para o combustível nuclear irradiado das usinas nucleares. As costuras de solda da piscina, no sistema de detecção de vazamentos de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado, estão equipados, de forma suplementar, com a vedação metálica impermeável, conectada, por meio de tubos com válvulas, com a tubulação, conectado de ambos os lados, através da válvula de coleta e válvula de retorno, com o tanque de coleta de vazamentos, equipado com o sensor de controle do nível do líquido. O sistema de detecção de vazamentos de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado garante o controle de estanquidade das costuras de solda da piscina para o combustível nuclear irradiado, e a identificação das costuras de solda que faltam a estanquidade, sem esvaziamento prévio da piscina, elevando o nível da segurança de radiação das piscinas e reduzindo o tempo para o conserto delas.
Description
[0001] A invenção refere-se à área técnica de medição e experiência, e visa garantir o controle de vazamento nas piscinas de combustível irradiado das usinas nucleares (UN).
[0002] É sabido que o armazenamento do combustível nuclear irradiado na UN é realizado nas piscinas enchidas com água, feitas de chapas metálicas soldadas entre si. A prática de exploração da UN, porém, indica que, apesar de controle de estanquidade em fabricação do revestimento de aço para as piscinas mencionadas, surgem frequentemente, devido às tensões de grande concentração sobre costuras de solda, e corrosão, vazamentos de água radioativa através das costuras de solda. Essa água é coletada no segundo fundo, localizado abaixo da piscina, com um flangeamento nas paredes. Ao mesmo tempo, vazamentos do líquido radioativo são indesejáveis em razão dos riscos ecológicos, exigindo eliminação e, como consequência, o monitoramento de vazamentos da água e identificação da área da costura de solda, através da qual se realiza o vazamento. A dificuldade dessa identificação consiste em que o revestimento metálico das piscinas está conectada a uma parede de concreto por volta da piscina, servindo de um elemento de força que percebe a pressão do líquido na piscina, bem como proteção da radiação, impossibilitando desta forma o controle visual ou de contato da integridade das costuras de solda. A fim de resolver a tarefa apresentada já foram propostas várias soluções técnicas.
[0003] Por exemplo, o controle de vazamentos foi realizado por meio de colocação na piscina dos sensores das metas superior e inferior da água, ou através da drenagem dos vazamentos pelo tubo do segundo fundo para o reservatório com um sensor de controle de nível de água no retorno posterior do líquido à piscina. Essas soluções permitem registrar ocorrência de vazamento de água e avaliar aproximadamente a dinâmica da variação da quantidade da água em curso de vazamento por uma unidade de tempo. Porém, as desvantagens desta solução são: a impossibilidade de identificar uma costura de solda permeável particular, sem eliminação prévia de radiação; possibilidade de saída da água radioativa às paredes de concreto laterais da piscina; necessidade de um segundo fundo metálico; baixo nível de segurança radioativa em razão da impossibilidade de controlar a estanquidade do segundo fundo.
[0004] Foram feitas tentativas visando aumentar a precisão de avaliação da dinâmica de vazamento do líquido da piscina, ampliando a precisão de registro dos volumes de evaporação e condensação do líquido no sistema. Por exemplo, é conhecido o sistema de detecção de fugas nas instalações da UN via controle da atividade de aerossol (patente da Federação da Rússia para o modelo de utilidade N 100817, MΠK F24K 3/14, publicado em 27.12.2010), contendo o dispositivo que garante a divisão do ar, na instalação controlada, em condensado e ambiente de ar, conectado por meio da tubulação do ambiente de ar com o dispositivo para medir a atividade do volume de aerossol, e tubulação para dreno do condensado com o módulo para medir o volume da atividade dos radionuclídeos de radiação gama no líquido; ao mesmo tempo, o dispositivo para medir a atividade do volume de aerossol está conectado com a tubulação de rarefação, enquanto o módulo para medir o volume da atividade dos radionuclídeos de radiação gama no líquido está conectado com a tubulação da retirada do condensado para a canalização especial. A característica particular deste sistema é que prevê, como o dispositivo para dividir o ar na instalação controlada em condensado e ambiente de ar, o secador do ar úmido, incluindo a câmara de arrefecimento do ar e, pelo menos, uma câmara de aquecimento do ar, localizada fora da câmara de arrefecimento do ar, enquanto na superfície interna da câmara de arrefecimento do ar estão instalados os radiadores com os elementos de retirada do calor orientados para o interior da câmara de arrefecimento do ar. Ao mesmo tempo, estão instalados, entre a câmara de arrefecimento do ar e a câmara de aquecimento do ar, os elementos Peltier. A câmara de aquecimento do ar tem um sensor de controle de temperatura do ar seco, e sob a câmara de arrefecimento do ar há um reservatório para coletar o condensado, equipado com um sensor de nível do condensado. O sistema prevê a presença do medidor de vazão.
[0005] Este sistema de monitoramento do vazamento do transportador de calor é bem complicado e volumoso, uma vez que exige equipamentos adicionais para realizar, de forma regular, a lavagem e secagem dos volumes de medição dos circuitos adicionais de água dessalinizada e ar comprimido, e não poderá ser aplicado nesta composição dos equipamentos para detecção dos vazamentos nas piscinas das usinas nucleares. Além disso, este sistema não soluciona o problema de detecção da costura de solda particular, através da qual se realiza o vazamento do líquido.
[0006] Também é conhecido o sistema de monitoramento de vazamentos dos transportadores de calor nas instalações da usina nuclear (patente da Federação da Rússia para o modelo de utilidade M 111709, MπK G21C 17/02, publicado em 20.12.2011), que contém a linha de coleta de amostras do ambiente de ar, e arrefecedor, desumidificador com linha de drenagem do condensado, aquecedor do fluxo de gás, medidor de vazão e impulsionador de fluxo, instalados um por um. O sistema está equipado com o dispositivo de direção de fluxo bidirecional, instalado na linha de amostragem, na frente do arrefecedor, uma saída do qual (dispositivo) está conectado com a entrada do fluxo de gás no arrefecedor; com o dispositivo de medição de umidade e temperatura, instalado na linha de amostragem atrás do aquecedor; e com a linha de bypass, conectada de um lado com a segunda saída do dispositivo de direção de fluxo bidirecional, e de outro lado, com a linha de amostragem atrás do aquecedor. O sistema está equipado com o dispositivo para medir a atividade do volume de aerossol, instalado na linha de amostragem atrás do medidor de vazão, assim como com o dispositivo para medir a qualidade do condensado, instalado atrás do medidor de vazão. O sistema contém dois sensores de temperatura e um sensor de pressão.
[0007] Este sistema, como o descrito no exemplo análogo supracitado, é demasiadamente complicado e volumoso, devido a uma bomba de vácuo e máquina compressora de arrefecimento em sua composição. Além disso, este sistema não soluciona o problema de detecção da costura de solda particular, através da qual se realiza o vazamento do líquido.
[0008] O análogo mais próximo à invenção apresentada é o sistema de monitoramento de vazamento na piscina da usina nuclear (patente da Federação da Rússia N 2589726, MπK G21C17/022, G01M3/00, publicado em 10.07.2016), em que o sistema de monitoramento de vazamento na piscina da usina nuclear contém o conjunto de sensores na forma seguinte: sensor de fluxo de água que segue pela tubulação do sistema de limpeza; sensor do nível de líquido, instalado nos assentos regulares dos elementos de combustível nuclear; dois sensores de temperatura e humidade, cada um dos quais está instalado na entrada e saída da ventilação da sala do reator; sinalizador da violação ao nível admissível de vazamento da água radioativa; ao mesmo tempo, todas as saídas dos sensores listados estão eletricamente conectadas, através do dispositivo de entrada, com um controlador vinculado, da parte de saída, com a entrada do sinalizador da violação ao nível admissível de vazamento da água radioativa, e conectado ao computador; destaca-se que este controlador tem um bloco da entrada de informação referente ao número do pessoal e elementos de combustível nuclear, e a fim de garantir a operação contínua o sistema está equipada com a fonte de alimentação ininterrupta.
[0009] A mesma solução permite reduzir o volume exagerado do sistema de monitoramento de vazamentos na piscina, aplicando os meios de automatização. As desvantagens desta solução, como as dos análogos anteriores, são: a impossibilidade de identificar uma costura de solda permeável particular, sem eliminação prévia de radiação; possibilidade de saída da água radioativa às paredes de concreto laterais da piscina; necessidade de um segundo fundo metálico; baixo nível de segurança radioativa em razão da impossibilidade de controlar a estanquidade do segundo fundo. Neste contexto, a falta da informação sobre identificação dos pontos de vazamento na piscina, segundo o nível técnico em todas as soluções, aumenta o tempo de conserto da piscina depois da descarga e secagem dela, uma vez que requer a identificação adicional desses pontos.
[0010] O objetivo da presente invenção é desenvolver um sistema de controle de vazamento nas piscinas de combustível nuclear irradiado, permitindo elevar o nível de segurança de armazenamento do combustível nuclear irradiado na piscina, via possibilitar a identificação de costuras de solda permeáveis particulares sem remoção completa da radioatividade, e prevenindo a saída da água radioativa às paredes laterais da piscina, bem como diminuir o tempo de conserto da piscina por meio da identificação prévia das costuras permeáveis.
[0011] O resultado técnico da presente invenção será o nível elevado da segurança de armazenamento do combustível nuclear irradiado na piscina, via possibilitar a identificação da costura de solda permeável particular, sem remoção do líquido radioativo, e prevenindo a saída da água radioativa às paredes laterais da piscina, bem como a diminuição do tempo de conserto da piscina para o combustível nuclear irradiado, por meio da identificação prévia das costuras permeáveis no processo da operação.
[0012] O resultado técnico será alcançado com que no sistema indicado de controle de vazamento da piscina do combustível nuclear irradiado, no qual estão instalados a tubulação, sensor de controle do nível de líquido e a unidade de controle conectado a ele, as costuras de solda da piscinas estejam equipadas, de forma suplementar, com uma vedação metálica impermeável, conectada, por meio de tubos com válvulas, com a tubulação, conectada, de dois lados, ao tanque da coleta de vazamento com o sensor de controle do nível de líquido; a unidade de controle está conectada a todas as válvulas, permitindo controlar essas válvulas.
[0013] É preferido equipar o sistema de controle de vazamento da piscina do combustível nuclear irradiado com o dispositivo de injeção do ar comprimido e válvula de injeção do ar comprimido, ao mesmo tempo o dispositivo de injeção do ar comprimido está conectado, através da válvula de injeção do ar comprimido, à tubulação; o dispositivo de injeção do ar comprimido possibilita a injeção do ar comprimido através da válvula de injeção do ar comprimido, a tubulação e a válvula na vedação metálica da costura de solda para a identificação adicional do ponto de vazamento.
[0014] É útil equipar o sistema de controle de vazamento da piscina do combustível nuclear irradiado com o dispositivo de injeção da água colorida e válvula de injeção da água colorida, ao mesmo tempo o dispositivo de injeção da água colorida está conectado, através da válvula de injeção da água colorida, à tubulação; o dispositivo de injeção da água colorida possibilita a injeção da água colorida através da válvula de injeção da água colorida, a tubulação e a válvula na vedação metálica da costura de solda para a identificação adicional do ponto de vazamento.
[0015] Recomenda-se instalar, na entrada no tanque de coleta de vazamento, a válvula de coleta, e na saída a válvula de retorno.
[0016] É preferido instalar a bomba entre o tanque de coleta de vazamento e a válvula de retorno.
[0017] É útil usar o sensor de pressão como o de controle do nível do líquido.
[0018] Recomenda-se usar o sensor de condutividade como o de controle do nível do líquido.
[0019] É preferido conectar a unidade de controle com todas as válvulas do sistema e a bomba por meio da conexão com ou sem fio.
[0020] É útil equipar, de forma suplementar, o dispositivo de injeção do ar comprimido com o sensor de pressão do ar comprimido.
[0021] A essência da invenção proposta está apresentada na figura que mostra a variante preferida do sistema de detecção de vazamentos de líquido da piscina para o combustível nuclear irradiado, inclusive o revestimento da piscina 6, elaborado com costuras de solda 1 e cercado por um muro de concreto (sombreado no desenho), em todas as costuras de solda estão instaladas as vedações metálicas 2, fixadas na piscina 6 com as costuras de solda externas 11, e conectadas pelos tubos com as válvulas 3 à tubulação, possibilitando a retirada de vazamentos potenciais, através da válvula de coleta 4, para o tanque de coleta de vazamentos 7, equipado com o sensor de controle do nível do líquido 5. É previsto o retorno da água do tanque de coleta de vazamentos 7 para a piscina 6 por meio da bomba 8, através da válvula de retorno 9. O sistema está também equipado com a válvula de injeção do ar comprimido 10 que possibilita a injeção do ar comprimido, ou da água colorida, para o sistema, possuindo o sensor de pressão do ar comprimido 12. Todas as válvulas e a bomba estão conectadas à unidade de controle (não visualizado no desenho) por meio da conexão com e sem fio, ao mesmo tempo a unidade de controle garante o controle de todas as válvulas e a bomba.
[0022] O sistema de detecção de vazamentos do líquido da piscina para o combustível nuclear irradiado funciona de forma seguinte. No decorrer de armazenamento do combustível nuclear irradiado na piscina 6, o operador, através a unidade de controle, realiza a abertura regular das válvulas 3, um por um, enquanto as outras válvulas 3 ficam fechadas, monitorando, ao mesmo tempo, os valores no sensor de controle do nível do líquido 5, com a válvula de retorno 9 fechada e a bomba 8 desligada. Caso, nesta situação, os valores do sensor de controle do nível do líquido 5 continuem inalterados, o operador conclui que a costura de solda 1, referente à válvula aberta 3, não tem vazamento. Caso o sensor de controle do nível do líquido 5 indica o nível elevado do líquido no tanque de coleta de vazamentos 7, o operador conclui que a costura de solda 1, referente à válvula aberta 3, tem vazamento. Após isso, o operador realiza, da mesma maneira, a verificação das outras costuras de solda. Após a verificação, ou quando o tanque de coleta de vazamento 7 está se enchendo, o operador retorna o líquido do tanque de coleta de vazamento 7, por meio da bomba 8, com a válvula de retorno 9 aberta. A seguir, o operador fecha as válvulas 3 referentes àquelas costuras de solda 1, cujo vazamento foi registrado no processo da verificação anterior, a fim de prevenir a saída da água radioativa às paredes laterais da piscina. Ao mesmo tempo, a água radioativa que saiu da piscina 6 através da costura de solda permeável 1 não poderá sair às paredes laterais da piscina 6 devido às vedações metálicas 2, permitindo continuar a operação da piscina 6 até o momento da manutenção programada, o tempo da qual será consideravelmente reduzido, uma vez que os pontos de permeabilidade das costuras de solda 1 já foram identificados.
[0023] De acordo com a variante preferida, o sistema de detecção de vazamento do líquido na piscina para o combustível nuclear irradiado está equipado, de forma suplementar, com a válvula de injeção do ar comprimido 10, possibilitando a injeção do ar comprimido, por exemplo, do tanque de ar comprimido. Nesta opção o operador injeta o ar comprimido no sistema, abrindo a válvula de injeção do ar comprimido 10, e todas ou algumas das válvulas 3, fechando ao mesmo tempo a válvula de coleta 4 e a válvula de retorno 9. Ao mesmo tempo, o ar comprimido passa pelas tubulações e válvulas abertas 3, entra na piscina 6, através das costuras de solda permeáveis 1 da piscina, na forma de bolhas bem visíveis, permitindo avaliar a estanquidade de cada costura de solda e o ponto particular de permeabilidade de todas as costuras de solda via os meios de telemetria, sem esvaziar a piscina 6. Numa versão da invenção, em vez do ar comprimido, é possível utilizar o líquido colorido, permitindo garantir o mesmo resultado.
[0024] Além disso, o uso de um sensor de pressão do ar comprimido suplementar 12 no dispositivo de injeção do ar comprimido 10 permite avaliar a estanquidade das costuras de solda externas 11 da fixação das vedações metálicas 2 à piscina 6. Com essa finalidade, o operador pode iniciar a injeção do ar comprimido na tubulação, por exemplo, com uma válvula aberta 3 e as outras válvulas fechadas 3, a válvula de coleta 4 e a válvula de retorno 9; depois de se certificar que não há bolhas do ar do lado interno da costura de solda correspondente 1, deverá monitorar os valores do sensor de pressão do ar comprimido 12. Caso a pressão caia, o operador registra a permeabilidade da costura de solda correspondente na fixação da vedação metálica 11.
[0025] O sistema de detecção de vazamento do líquido na piscina para o combustível nuclear irradiado permite aumentar a segurança de radiação e confiabilidade de armazenamento do combustível nuclear irradiado nas piscinas, bem como reduzir o tempo do conserto da piscina, e poderá ser amplamente aplicado na indústria nuclear.
Claims (9)
1. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado, caracterizado por no qual estarem instalados a tubulação, sensor de controle do nível de líquido e a unidade de controle conectado a ele, que se destaca com que as costuras de solda da piscina estejam equipadas, de forma suplementar, com uma vedação metálica impermeável, conectada, por meio de tubos com válvulas, com a tubulação, conectada, de dois lados, ao tanque da coleta de vazamento com o sensor de controle do nível de líquido; a unidade de controle está conectada a todas as válvulas, permitindo controlar essas válvulas.
2. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por destacar-se com que esteja equipado, de forma suplementar, com o dispositivo de injeção do ar comprimido e válvula de injeção do ar comprimido, ao mesmo tempo o dispositivo de injeção do ar comprimido está conectado, através da válvula de injeção do ar comprimido, à tubulação; o dispositivo de injeção do ar comprimido possibilita a injeção do ar comprimido através da válvula de injeção do ar comprimido, a tubulação e a válvula na vedação metálica da costura de solda para a identificação adicional do ponto de vazamento.
3. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por destacar-se com que esteja equipado, de forma suplementar, com o dispositivo de injeção da água colorida e válvula de injeção da água colorida, ao mesmo tempo o dispositivo de injeção da água colorida está conectado, através da válvula de injeção da água colorida, à tubulação; o dispositivo de injeção da água colorida possibilita a injeção da água colorida através da válvula de injeção da água colorida, a tubulação e a válvula na vedação metálica da costura de solda para a identificação adicional do ponto de vazamento.
4. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por destacar-se com que na entrada no tanque de coleta de vazamento esteja instalada a válvula de coleta, e na saída a válvula de retorno.
5. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por destacar-se com que esteja instalada a bomba entre o tanque de coleta de vazamento e a válvula de retorno.
6. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por destacar-se com que o sensor de controle do nível do líquido seja apresentado na forma do sensor de pressão.
7. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por destacar-se com que o sensor de controle do nível do líquido seja apresentado na forma do sensor de condutividade.
8. Sistema de controle de vazamento de líquido em uma piscina para combustível nuclear irradiado de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por destacar-se com que a unidade de controle esteja conectada a todas as válvulas do sistema e a bomba por meio de conexão com ou sem fio, possibilitando o controle delas.
9. Sistema de controle de vazamento do líquido em uma piscina para combustível nuclear de acordo com a reivindicação 2 caracterizado por se destacar com que o dispositivo de injeção do ar comprimido está, de forma suplementar, equipado com o sensor de pressão do ar comprimido.
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