Vynález se týká zapojení obvodů bezkontaktního přenosu údaje teploty z palivové kazety jaderného reaktoru určené , pro potřeby vnitroreaktorových měření a zvláště pak k prevenci lokálních havárií aktivní zóny..
Jedním z nejzávažnějších problémů bezpečného provozu rychlých reaktorů je detekce počátku, tzv. lokální havárie palivové kazety a její včasná likvidace.
Lokální havárií palivové kazetý nazýváme stav, kdy dochází k postupnému zmenšování průchodnosti palivové kazety a . tím snižování průtoku sodíku a zvyšování jeho výstupní teploty. Tento jev může mít celou řadu příčin, jako je kupř. zvětšování objemu paliva v procesu vyhořívání, zanášení průchodných průřezů nečistotami z chladivá, nebo i přítomnosti cizích předmětů. Ve svém ? důsledku tento proces znamená přehřívání a pozdější roztavení palivové kazety. Vlivem výměny tepla s okolím vzniká možnost lavinovitého rozšíření havárie ha určitou oblast nebo v krajním případě i na celou aktivní zónu. Bezprostředním následkem je dlouhodobý výpadek paderné elektrárny z provozu a ohrožení bezpečností osob uvolněným teplem a pronikavou radiací.
Počátek vzniku lokální havárie palivové kazety by bylo možno indikovat nejlépe mě2 řením průtoku chladila v každé kazetě. Tento způsob však zatím naráží na značné technické obtíže. Indikace počátku varu sodíku některou z akustických metod je sice jednoznačná, ale následná reakce havarijního systému již nemůže zabránit zničení kazety, kde k havárii došlo. Z těchto důvodů se jako technicky nejschůdnější jeví měření teploty na výstupu z každé palivové kazety. Širšímu zavedení tohoto způsobu do praxe však brání skutečnost, že systém pro měření teplot nesmí překážet zavážení a výměně paliva.
Až dosud známé řešení bezkontaktního způsobu přenosu údaje teploty z palivové kazety jaderného reaktoru používá elektromechanického měniče umístěného v kazetě, který přeměňuje stejnosměrný proud termočlánku na proud pulsující. Tímto proudem se napájí transformační vinutí v kazetě, ze kterého se napětí termočlánku transformuje do přijímacího vinutí vně palivové kazety.
Nevýhodou tohoto řešení je malá spolehlivost mechanicky pohyblivých součástí elektromechanického měniče za vysokých teplot, nestabilní funkce při “změnách okolní teploty, změna odporu kontaktů v důsledku kondenzace složek uvolňujících se za vysokých teplot z izolačních materiálů a změ203349 ny parametrů použitých ' pružin · v závislosti na · teplotě. · Zmíněné vlivy včetně vlivu ' intenzívní radiace na stárnutí a mechanické vlastností materiálů činí řešení s elektromechanickým měničem pro hromadné nasazení v jaderné energetice zcela nepoužitelným. Uvedené nevýhody odstraňuje vynález zapojení obvodů bezkontaktního přenosu údaje teploty z palivové kazety jaderného reaktoru, jehož podstata spočívá v tom, že termočlánek v · palivové kazetě je spojen s vinutím cívky magnetickou vazbou spojené s harmonickou magnetickou sondou, ke které je připojen jednak obvod pro zpracování vyšších harmonických kmitočtů spojený s vyhodnocovacím zařízením, jednak zdroj, časově proměnného proudu.
Výhodou výše · uvedeného řešení je zjištění lokální havárie již v samotném procesu jejího vzniku, což umožňuje, aby havarijní· systém reaktoru proti jejímu šíření okamžitě zasáhl. Tím lze předejít dlouhodobému výpadku jaderné elektrárny z provozu · a v důsledku toho i k značným hmotným ztrátám. Jelikož · problematika · detekce lokálních havárií je jednou z hlavních, která dosud brání rychlejšímu zavádění vysoce účinných rychlých, reaktorů-do· · energetiky, může její vyřešení podle vynálezu · nasazení rychlých reaktorů podstatně urychlit. Další důležitou výhodu představuje znalost teploty chladivá na výstupu z každé jednotlivé palivové kazety. To umožňuje tepelně optimalizovat výkon reaktoru a tím dosáhnout celkového zvýšení výroby elektrické energie o několik procent, bez úprav · technologického zařízení. Mezi ostatní přednosti řešení patří časově · spojitý · přenos údaje teploty, rychlá odezva na změnu teploty závisející na časové konstantě termočlánku, reprodukovatelnost měření a hlavně vyloučení jakýchkoliv mechanicky pohyblivých · částí, čímž se výrazně zvyšuje spolehlivost.
Příklad praktického· provedení zapojení podle-.'vynálezu je znázorněn na výkresech, kde · obr. 1 · představuje . měřicí sestavu s částí· palivové kazety a obr. 2 schéma zapojení. · · ,
Jak je patrno z obrázků, termočlánek 1 je umístěn uvnitř palivové ' kazety 2 a je napojen na vinutí cívky 3, přičemž mimo palivovou kazetu 2 se nalézá harmonická magnetická sonda 4 napojená na zdroj 5 časově · proměnného proudu a na obvod 6 · pro zpracování vyšších harmonických · kmitočtů, k němuž je napojeno vyhodnocovací · zařízení 7. Zapojení pracuje následovně: Termočlánek 1 napájí proudem cívku 3,· čímž vzniká 'kolem cívky 3 magnetické pole. Intenzita magnetického pole závisí na rozdílu tep lot mezi měrným a srovnávacím koncem termočlánku 1 umístěného ve směru· podélné osy palivové kazety 2, tzn. · závisí na teplotě uvnitř palivové kazety 2. Siločáry · magnetického pole cívky 3, · zasahují harmonickou magnetickou sondu · 4, · která je napojena na zdroj 5 časově proměnného proudu, jež napájí budicí vinutí 8 a protisměrné budicí vinutí 11 navinutá v navzájem opačném smyslu na páscích 10 z magneticky .měkkého materiálu. Je vhodné, aby zdroj 5. časově proměnného proudu dodával proud; ' nezkresleného sinusového průběhu takové i intenzity, aby magnetické pole v páscích·.· '10 bylo pod oblastí magnetického nasycení materiálů pásků 10.
Jelikož budicí vinutí 8 a protisměrné budicí vinutí 11 jsou zapojena · ve ' vzájemně · opačném smyslu, jejich magnetické toky se navzájem odečítají a do signálového vinutí 9 · navinutého přes · budicí vinutí 8 a protisměrné budicí vinutí 11 se indukuje jen malé napětí. Jestliže do pásků 10 počnou zasahovat siločáry magnetického pole cívky 3, posouvá se pracovní bod na magnetízační křivce pásků 10, dochází k nesouměrnosti magnetizace pásků ' 10 pro jednotlivé půlpe? riody sinusového proudu přivedeného ze zdroje 5 časově·, proměnného proudu · a......do signálového. vinutí 9 se indukují vyšší, převážně · sudé harmonické kmitočty frekvence zdroje 5 časově proměnného proudu. Obvodem 6 pro zpracování · vyšších harmonických kmitočtů, ' nejlépe filtrem . naladěným na druhou harmonickou frekvenci se základní první harmonická frekvence Oddělí a amplituda vyšších harmonických . kmitočtů, nejlépe opět druhé harmonické frekvence se měří či registruje vyhodnocovacím zařízením 7. · Vyhodnocovací zařízení · 7, např. měřicí přístroj nebo zapisovač, může být cejchováno přímo v jednotkách teploty, protože amplituda vyšších harmonických kmitočtů je úměrná intenzitě magnetického pole v cívce 3 a ta zase teplotě měřené termočlánkem 1.
Princip i účinek popsaného řešení zůstává nezměněn, je-li harmonická magnetická sonda 4 využita jako ' indikátor · nulové intenzity magnetického pole při kompenzačním měření a rovněž je-li konstrukce provedena tak, že harmonická magnetická sonda 4 zasahuje do vnitřku palivové kazety 2.
Vzhledem k přítomnosti chladicího média, např. sodíku lze jednotlivé funkční části uvnitř i vně palivové kazety uzavřít do vakuově těsných krytů · z nerezavějící oceli a vývody provést kabely s kovovým pláštěm· a minerální izolací. Při výměně palivové ' kazety zůstávají díly vně kazety na svém místě.