EA016571B1 - Способ автоматизированного контроля герметичности тепловыделяющей сборки реактора при перегрузке и система для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при эксплуатации реакторов с жидким теплоносителем. Способ контроля герметичности тепловыделяющих сборок при перегрузке ядерного топлива реактора с жидким теплоносителем, согласно которому устанавливают устройство для перемещения тепловыделяющей сборки в положение для извлечения тепловыделяющей сборки, помещают тепловыделяющую сборку в устройство для перемещения тепловыделяющей сборки, при помещении тепловыделяющей сборки в устройство для перемещения начинают отбор пробы газа по меньшей мере в одной точке в объеме над поверхностью жидкого теплоносителя внутри устройства для перемещения ТВС, подают газ под ТВС и пропускают этот газ сквозь жидкий теплоноситель, проводят анализ отобранной пробы на β- и γ-активность и сохраняют результат анализа пробы, производят предварительное определение герметичности тепловыделяющей сборки, производят все перечисленные действия последовательно для каждой подлежащей перегрузке ТВС, производят статистическую обработку результатов анализов проб всех тепловыделяющих сборок, на основе которой выдают заключение о герметичности каждой тепловыделяющей сборки; отличающийся тем, что перед началом перегрузки предварительно определяют общие фоновые β- и γ-активность, завершают подачу газа под тепловыделяющую сборку до начала горизонтального перемещения тепловыделяющей сборки, а при предварительном определении герметичности ТВС учитывают фоновые β- и γ-активность, определенные непосредственно перед помещением тепловыделяющей сборки в устройство для перемещения, и общие фоновые β- и

Description

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при эксплуатации реакторов с жидким теплоносителем.

Для упрощения учета и перемещения ядерного топлива в реакторе тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), содержащие ядерное топливо, собираются в тепловыделяющие сборки (ТВС). При эксплуатации реактора особое место занимают работы по перегрузке ядерного топлива. Перегрузка ядерного топлива включает комплекс работ по извлечению и перемещению ТВС с целью их замены или перестановки в реакторе. На этапах перегрузки проводят контроль герметичности оболочек (КГО) ТВЭЛов, собранных в ТВС. КГО могут проводить как для всех ТВС, так и выборочно для отдельных ТВС.

Хорошая герметизация ТВЭЛов необходима для исключения попадания продуктов деления топлива в теплоноситель, что может повлечь распространение радиоактивных элементов за пределы активной зоны. Кроме того, в связи с тем, что входящие в состав сердечников ТВЭЛов уран, плутоний и их соединения крайне химически активны, их химическая реакция с водой может повлечь деформацию ТВЭЛов и другие нежелательные последствия. Задачей КГО является выявление ТВС с негерметичными ТВЭЛами для их последующего исключения из обращения или ремонта.

Обычно применяемые способы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ТВС, в пеналах СОДС, основаны на помещении ТВС в замкнутый объем, заполненный борированной водой, в который принудительно выводят продукты деления из негерметичных ТВЭЛов и из которого отбирают пробы, и измерении утечки из негерметичных ТВЭЛов реперных радионуклидов, например, путем измерения пробы воды.

Проведение стандартного КГО с учетом транспортно-технологических операций значительно увеличивает длительность перегрузки ядерного топлива, а следовательно, и время простоя реактора, что является препятствием на пути повышения эффективности использования установленной мощности АЭС, а также требует дополнительного расхода борированной воды и увеличивает количество жидких радиоактивных отходов.

Из КП 2186429 известен способ и система для его осуществления, направленные на уменьшение времени простоя реактора посредством одновременного осуществления операций перегрузки и контроля герметичности ТВС. Согласно способу, предложенному в КП 2186429, предварительно закачанный в емкость газ пропускают через жидкий теплоноситель и отбирают пробу газа в точке газового пространства непосредственно над поверхностью теплоносителя, причем подачу газа и отбор пробы осуществляют как во время подъема ТВС в транспортное положение, так и во время горизонтального перемещения ТВС. С помощью насоса пробу газа подают через трубопровод к измерительному устройству. Измерение радиоактивности пробы производят непрерывно с помощью детектора, находящегося в измерительном устройстве, сигнал детектора поступает в блок обработки и отображения информации. По величине этого сигнала делают вывод о наличии или отсутствии в проверяемой ТВС негерметичных ТВЭЛов. Предложенное решение позволяет уменьшить длительность перегрузки ядерного топлива за счет совмещения контроля герметичности ТВЭЛов с перемещением ТВС, однако обладает недостаточной достоверностью результатов контроля герметичности. В частности, возможен пропуск, т. е. неопределение негерметичной ТВС вследствие проведения контроля в процессе горизонтального перемещения ТВС. Газ, содержащий радионуклиды, вышедшие из поврежденного ТВЭЛа, поднимается в объем над поверхностью жидкого теплоносителя. В силу негерметичности объема, в котором расположена ТВС, при горизонтальном перемещении ТВС существует возможность непопадания газа или его части в надводный объем, из которого происходит отбор пробы. Вследствие этого отобранная проба может быть фактически неотличима от пробы, соответствующей герметичной ТВС. Также в способе из КП 2186429 измеряемая радиоактивность пробы не разделяется на типы, как например β-активность и γ-активность, что влечет возможность ложного определения негерметичной ТВС. Кроме того, в известном техническом решении отсутствует контроль представительности пробы и средства его осуществления, что также снижает достоверность результата контроля герметичности ТВС. Здесь и далее представительность пробы означает соответствие этой пробы условиям, обеспечивающим достоверность результата измерений в пределах погрешности используемого измерительного оборудования.

Задача настоящего изобретения состоит в создании способа контроля герметичности оболочек ТВЭлов ТВС, позволяющего не только сократить время простоя реактора за счет совмещения контроля герметичности ТВС с операциями по перегрузке, но и обеспечивающего высокую достоверность результатов контроля герметичности ТВС.

Указанная задача решена благодаря тому, что согласно способу контроля герметичности тепловыделяющих сборок при перегрузке ядерного топлива реактора с жидким теплоносителем выполняют следующие действия.

Предварительно, до начала перегрузки, определяют общую фоновую β- и γ-активность. Для этого отбирают по меньшей мере две пробы в произвольных точках над реактором и бассейном выдержки и по результатам измерения радиоактивности отобранных проб определяют средние фоновые значения β- и γактивности.

- 1 016571

Перегрузка ядерного топлива реактора с жидким теплоносителем включает последовательную перегрузку каждой подлежащей перегрузке ТВС. Перегрузка одной ТВС в свою очередь включает установку устройства для перемещения ТВС, содержащего наружную и по меньшей мере одну внутреннюю секцию, в положение для извлечения тепловыделяющей сборки, помещение тепловыделяющей сборки в устройство для перемещения и горизонтальное перемещение тепловыделяющей сборки из реактора в бассейн выдержки.

При установке устройства для перемещения тепловыделяющей сборки в положение для извлечения тепловыделяющей сборки непосредственно перед помещением ТВС в устройство для перемещения берут пробу газа из объема внутри этого устройства для перемещения и определяют фоновые значения β- и γ-активности перед отбором пробы для конкретной ТВС. Фоновые значения активности сохраняют для последующего анализа герметичности ТВС.

Помещают ТВС в устройство для перемещения ТВС. Помещение ТВС в устройство для перемещения включает захват ТВС и подъем в транспортное положение, в котором возможно осуществлять горизонтальное перемещение ТВС. Как правило, в качестве устройства для перемещения ТВС используют штангу машины для перегрузки ТВС.

После подъема ТВС в транспортное положение подают газ под ТВС и осуществляют барботаж, т.е. пропускают этот газ сквозь жидкий теплоноситель. Как правило, в качестве жидкого теплоносителя используют воду.

Предпочтительно одновременно с началом подъема ТВС начинать отбор пробы газа из объема над уровнем жидкого теплоносителя внутри устройства для перемещения ТВС. Это позволяет определить фоновые значения β- и γ-активности на начальной фазе подъема ТВС, а в дальнейшем контролировать активность пробы. В другом варианте осуществления способа подачу газа и отбор пробы начинают по истечении заданного временного интервала после помещения ТВС в устройство для перемещения. В этом случае выдержку заданного интервала времени используют для того, чтобы гарантированно весь поданный под ТВС газ прошел через теплоноситель и, следовательно, максимальное количество газообразных продуктов деления, при наличии в ТВС негерметичных ТВЭЛов, поступило в объем над поверхностью теплоносителя и было отобрано в качестве пробы. Этот вариант осуществления позволяет повысить точность контроля герметичности ТВС. В последнем варианте осуществления настоящего способа после определения фонового содержания радионуклидов внутри устройства для перемещения отбор пробы прекращается до окончания заданного временного интервала.

Отбор пробы осуществляют по меньшей мере в одной точке в газовом объеме над поверхностью жидкого теплоносителя внутри устройства для перемещения ТВС.

Перед измерением β- и γ-активности осуществляют подготовку отобранной пробы, которая должна соответствовать условиям по температуре, влажности и давлению, необходимым для обеспечения качественной работы измерительного оборудования и получения погрешности результата измерений в пределах погрешности этого оборудования. Подготовка пробы содержит стадии охлаждения, осушения и фильтрации. Кроме того, осуществляют контроль представительности пробы. Пробу считают представительной, если она отобрана в установленном месте, не перемешана с воздухом из внешней среды, соответствует условиям по температуре, влажности и давлению. Контроль по первым двум критериям проводят перед началом работ по перегрузке и контролю путем проверки состояния оборудования. Контроль на соответствие условиям осуществляют посредством соответствующих датчиков в процессе отбора и анализа пробы. При этом, если проба не соответствует какому-либо из условий, отображают с помощью средств индикации информацию о том, что измерение проводилось на пробе, не соответствующей условиям работы измерительного оборудования.

Измерение β- и γ-активности газовой пробы предпочтительно осуществляют бета-радиометром в течение предустановленного при настройке прибора времени.

Измеренные значения предпочтительно отображают с помощью доступных средств индикации и сохраняют эти значения предпочтительно в текстовом файле. Если значение γ-активности превышает установленное пороговое значение, то предполагают, что повышенная β-активность пробы может быть обусловлена внешними факторами, а не потерей герметичности оболочек ТВЭЛов. При этом указанное пороговое значение предпочтительно устанавливают на основе γ-излучения, полученного при предварительном определении общего фонового значения содержания радионуклидов. Также учитывается фоновая γ-активность, измеренная перед контролем ТВС.

Проводят измерение β- и γ-активности отобранной пробы и сохраняют результат.

При проведении анализа результатов измерений предпочтительно учитывать фоновое значение βактивности, измеренное перед помещением ТВС в устройство для перемещения, и общее фоновое значение β-активности, предварительно измеренное перед началом работ по перегрузке.

ТВС предварительно считают герметичной, если среднее арифметическое измеренных значений βактивности газовой пробы для данной ТВС за заданный интервал времени не превысит установленного порогового значения, в противном случае ТВС считают негерметичной. Полученный результат контроля является справочным, его достоверность определяется достоверностью задания порогового значения.

- 2 016571

Указанное пороговое значение в одном варианте осуществления изобретения устанавливают исходя из общего фонового значения содержания радионуклидов перед началом операций по перегрузке и опытных данных, полученных за время эксплуатации конкретного реактора. В другом варианте осуществления пороговое значение устанавливают равным трехкратному фоновому значению β-активности, измеренному перед помещением ТВС в устройство для перемещения. Указанные методики определения порогового значения содержания радионуклидов при предварительном определении герметичности ТВС приведены в качестве примера и не являются ограничительным признаком настоящего способа.

Предварительный результат контроля герметичности ТВС отображают с помощью средств индикации, что позволяет персоналу АЭС сразу направить негерметичную ТВС на дополнительный контроль в пеналах стенда КГО, не дожидаясь окончания работ по перегрузке.

Горизонтальное перемещение ТВС осуществляют только после окончания подачи газа под ТВС с тем, чтобы исключить непопадание газа или его части в надводный объем, из которого происходит отбор пробы. Осуществление горизонтального перемещения ТВС после окончания подачи газа позволяет повысить достоверность результата контроля герметичности ТВС.

Все действия предлагаемого способа контроля герметичности ТВС реактора производят последовательно для каждой ТВС, затем производят статистическую обработку результатов анализов проб всех ТВС. В предпочтительном варианте осуществления настоящего способа вычисляют среднее арифметическое из значений активности газовых проб, определенных в цикле контроля каждой ТВС, и вычисляют среднее квадратичное отклонение этих значений. Здесь и далее под циклом контроля ТВС понимают последовательное выполнение действий настоящего способа для одной ТВС.

ТВС считают герметичной, если определенное в цикле контроля этой ТВС значение радиационной активности не превышает пороговое значение, которое определяют как сумму указанного среднего арифметического и утроенного значения среднего квадратичного отклонения.

Следует отметить, что методика статистической обработки приведена в качестве примера и не является ограничительным признаком настоящего способа. Для статистической обработки результатов измерений и определения критерия отбраковки ТВС может быть применена любая методика, отвечающая условиям перегрузки и проведения КГО для конкретного реактора.

Задача изобретения решена также благодаря применению системы для контроля герметичности тепловыделяющих сборок реактора с жидким теплоносителем, выполненной с возможностью установки на машину для перегрузки ТВС. Система предназначена для обнаружения ТВС с негерметичными ТВЭЛами на остановленном реакторе по радиационной активности газообразных продуктов деления, выделяемых в жидкий теплоноситель, заполняющий внутреннюю полость устройства для перемещения ТВС.

Указанная система содержит трубопровод для подачи газа, расположенный на наружной поверхности наружной секции штанги перегрузочной машины, содержащий блок форсунок под торцевой частью наружной секции штанги;

трубопровод для отбора пробы газа, расположенный на наружной поверхности наружной секции штанги перегрузочной машины и введенный внутрь наружной секции указанной штанги по меньшей мере в одной точке;

блок подачи газа, соединенный с трубопроводом для подачи газа;

блок отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы, соединенный с трубопроводом для отбора газовой пробы;

блок управления и обработки информации;

аппаратура дистанционного управления.

В системе по настоящему изобретению средства контроля активности газовой пробы и средства предварительной обработки информации и управления размещены непосредственно на машине для перегрузки ТВС.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок форсунок имеет кольцевое расположение форсунок для равномерной подачи воздуха под ТВС и в пространство, окружающее ТВС, заполненное жидким теплоносителем. Сопла форсунок целесообразно выполнять в форме сопла Лаваля, что позволяет увеличить дальность разброса струи воздуха при заданном давлении. Такое решение позволяет обеспечить подачу максимального количества газа под хвостовик ТВС и вывести максимальное количество газообразных продуктов деления, при наличии негерметичных ТВЭЛов, из жидкого теплоносителя в объем над его поверхностью, и тем самым повысить точность контроля герметичности ТВС. Для удобства технического обслуживания кольцевой блок форсунок предпочтительно выполнять съемным.

Блок подачи газа содержит ресивер, компрессор для нагнетания газа в ресивер, регулятор давления подачи газа и клапаны для регулирования подачи газа, а также для сброса конденсата. В качестве газа целесообразно использовать сжатый воздух.

Блок подачи газа выполнен с возможностью выполнения дополнительной функции продувки объема над поверхностью жидкого носителя в рабочей штанге для удаления остатков пробы предыдущей ТВС, для чего выход блока соединен через клапан с трубопроводом отбора пробы.

Отличительной особенностью системы по настоящему изобретению является наличие в блоке от

- 3 016571 бора, подготовки и контроля активности газовой пробы средств подготовки пробы. Блок отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы также содержит анализатор радиационной активности газовой пробы. В качестве анализатора целесообразно применять бета-радиометр.

Другой особенностью системы является наличие в блоке отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы по меньшей мере двух насосов, один из которых является вакуумным насосом и предназначен для доставки пробы на вход блока, второй насос предназначен для прокачивания пробы через указанные средства подготовки пробы и анализатор.

Указанные средства подготовки пробы содержат охладитель, по меньшей мере один фильтр и осушитель.

Кроме того, блок отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы содержит по меньшей мере один регулятор давления, по меньшей мере один датчик давления, по меньшей мере один датчик температуры и по меньшей мере один датчик влажности, причем указанный регулятор давления используют для создания необходимого расхода и давления газа на входе бета-радиометра, а указанные датчики предназначены для определения представительности пробы. Блок отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы дополнительно содержит по меньшей мере один датчик расхода воздуха, с помощью которого контролируют прохождение пробы в должном объеме через камеру бета-радиометра.

Блок управления и обработки информации содержит средства вычислительной техники (компьютер), преобразователи сигналов, средства индикации, органы управления и средства связи с аппаратурой дистанционного управления.

Отличительной особенностью настоящей системы является возможность выдачи предварительного результата определения герметичности по окончании цикла контроля единичной тепловыделяющей сборки. Для выдачи предварительного результата целесообразно использовать указанные средства индикации блока управления и обработки информации.

В предпочтительном варианте осуществления системы блок управления и обработки информации содержит графический интерфейс, на котором отображают информацию о прохождении цикла контроля ТВС, в частности показания датчиков давления, температуры, влажности и показания бета-радиометра.

Блок управления и обработки информации предназначен для переключения режимов работы настоящей системы, а также для формирования соответствующих этим режимам сигналов управления для блока подачи сжатого воздуха и блока отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения посредством органов управления возможно задание при настройке времени измерения и порогового значения радиационной активности пробы, выбор режима работы настоящей системы, а также ввод дополнительной информации, такой как идентификационные данные оператора, номер контролируемой ТВС. В качестве органов управления предпочтительно используют панель управления, содержащую клавиатуру, кнопки и переключатели.

Аппаратура дистанционного управления предназначена для осуществления управления контролем герметичности ТВС персоналом, находящимся за пределами реакторного зала. Аппаратура дистанционного управления в предпочтительном варианте осуществления содержит средства индикации, органы управления, средства вычислительной техники и средства хранения информации, установлена в помещении пульта управления перегрузочной машины и связана посредством канала передачи данных с блоком обработки информации и управления. Целесообразно использовать канал передачи данных, выполненный по стандартной технологии, например КБ-422.

В предпочтительном варианте осуществления система выполнена с возможностью подключения внешнего устройства управления. С этой целью аппаратура дистанционного управления содержит стандартный интерфейс для подключения к нему при необходимости внешнего устройства, например для подключения системы управления перегрузочной машины. Целесообразно подключение и передача данных от внешней системы по сети ЕШсгпсЕ

В предпочтительном варианте осуществления система выполнена с возможностью работы по меньшей мере в трех режимах: автоматизированном, автоматическом и ручном.

Ручной режим предназначен для управления отдельными устройствами блока подачи сжатого воздуха и блока отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы с целью проверки функционирования этих блоков. Запуск цикла контроля герметичности в этом режиме заблокирован. В ручном режиме управление устройствами осуществляют посредством органов управления блока управления и обработки информации и осуществляют контроль параметров системы с помощью средств индикации этого блока. Автоматизированный режим является основным режимом работы системы. В этом режиме оператор по выбору управляет отдельными устройствами системы или запускает цикл контроля ТВС.

По месту подачи команды режим подразделяется на автоматизированный с дистанционным управлением, при котором подачу команд осуществляют от аппаратуры дистанционного управления, и автоматизированный с местным управлением, при котором подачу команд осуществляют непосредственно от блока обработки информации и управления. В режиме автоматизированном с дистанционным управлением команды управления формирует аппаратура дистанционного управления, при этом блок управления и обработки информации служит для передачи команд и данных с аппаратуры дистанционного управления на устройства блока подачи газа и блока отбора, подготовки и контроля пробы и для

- 4 016571 передачи данных с этих устройств на аппаратуру дистанционного управления. В этом случае управление устройствами системы посредством органов управления блока обработки информации и управления заблокировано. Запуск цикла контроля герметичности ТВС производят посредством аппаратуры дистанционного управления. Для удобства работы оператора в аппаратуре дистанционного управления целесообразно использовать такие средства индикации и органы управления как графический интерфейс, клавиатуру и манипулятор мышь. В этом случае управление циклом контроля ТВС осуществляют средства вычислительной техники, входящие в состав аппаратуры дистанционного управления. Предварительный результат контроля герметичности ТВС, показания датчиков и другую информацию о прохождении цикла контроля ТВС отображают с помощью средств индикации аппаратуры дистанционного управления, например на графическом интерфейсе, и дублируют на средствах индикации блока управления и обработки информации.

В режиме автоматизированном с местным управлением команды управления формирует блок управления и обработки информации, аппаратура дистанционного управления выполняет только дублирование информации на средствах индикации. Запуск цикла контроля ТВС осуществляют с помощью органов управления блока управления и обработки информации. Управление циклом контроля ТВС в автоматизированном с местным управлением режиме осуществляют средства вычислительной техники, входящие в состав блока управления и обработки информации. Предварительный результат контроля герметичности ТВС, показания датчиков и другую информацию о прохождении цикла контроля ТВС отображают с помощью средств индикации указанного блока, например на графическом интерфейсе, и передают на аппаратуру дистанционного управления для индикации. В автоматизированном с местным управлением режиме управление от аппаратуры дистанционного управления заблокировано.

Автоматический режим является частным случаем автоматизированного режима с дистанционным управлением. В этом режиме запуск цикла контроля герметичности ТВС осуществляет внешняя система управления, в частности система управления перегрузочной машины. Выполнение автоматического режима возможно, если указанная внешняя система управления снабжена соответствующим интерфейсом для подключения к аппаратуре дистанционного управления системы по настоящему изобретению. В автоматическом режиме от системы управления перегрузочной машины на аппаратуру дистанционного управления осуществляют передачу данных о номере контролируемой ТВС, идентификационные данные оператора, сигнал запуска цикла контроля герметичности ТВС. Указанный информационный обмен целесообразно осуществлять посредством канала передачи данных, выполненного по стандартной технологии, например по сети Е111сгпс1.

В предпочтительном варианте осуществления настоящая система выполнена с возможностью защиты от несанкционированного доступа к функциональным возможностям указанной системы и данным, полученным в результате работы системы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанная защита содержит по меньшей мере три уровня доступа, условно называемые оператор, инженер, системный программист. При этом на каждом уровне возможен доступ к набору функций, определенному для данного уровня доступа. Предпочтительно выполнять защиту от несанкционированного доступа как в блоке управления и обработки информации, так и в аппаратуре дистанционного управления.

Техническим результатом применения способа и системы по настоящему изобретению является повышение достоверности результата контроля герметичности ТВС и сокращение затрат времени на проведение КГО.

В частности, блокирование горизонтального перемещения ТВС до прекращения подачи газа под ТВС, подготовка и контроль представительности пробы, учет фоновых значений β- и γ-активности повышают достоверность результата контроля герметичности ТВС. Предоставление предварительного результата контроля каждой ТВС способствует сокращению затрат времени на проведение КГО. Кроме того, возможность выборочного контроля ТВС в пеналах стенда КГО по предварительному результату, полученному с применением способа и системы по настоящему изобретению, способствует уменьшению количества жидких радиоактивных отходов и сбережению материальных ресурсов, используемых на стенде КГО. Резервирование управления системой контроля герметичности ТВС, обеспечивающее возможность управления как при помощи аппаратуры дистанционного управления, так и с помощью органов управления, расположенных непосредственно на перегрузочной машине, повышает надежность системы в случае отказов канала связи и создает дополнительное удобство для персонала АЭС. Далее в качестве примера рассмотрен один из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 показана структурная схема системы контроля герметичности оболочек;

на фиг. 2 - упрощенная пневматическая схема системы контроля герметичности оболочек.

Как схематически показано на фиг. 1, блок подачи сжатого газа, блок отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы, блок управления и обработки информации, а также трубопровод подачи воздуха и трубопровод отбора пробы расположены непосредственно на перегрузочной машине. Причем указанные трубопроводы размещены на наружной поверхности рабочей штанги, выполняющей функции устройства для перемещения ТВС. Трубопровод подачи газа соединен с кольцевым блоком форсунок, расположенным на торце внешней секции рабочей штанги. Блок форсунок в настоящем примере соеди

- 5 016571 нен с трубопроводом подачи газа с помощью конусного переходника и прикреплен с помощью винтов на торце внешней секции штанги, для упрощения эти соединения не показаны на фиг. 1. В других вариантах осуществления изобретения может быть применен любой способ соединения, обеспечивающий при необходимости отсоединение блока форсунок без демонтажа всей рабочей штанги. Исполнение форсунок в форме сопла Лаваля обеспечивает равномерную подачу воздуха под ТВС с максимальной дальностью разброса подаваемого воздуха. Кольцевое расположение форсунок на торце внешней секции штанги не ограничивает перемещение внутренних секций штанги для извлечения ТВС.

Трубопровод отбора газовой пробы заведен внутрь штанги в трех точках. На фиг. 1 для упрощения показана только одна точка отбора. Точки отбора пробы размещены вблизи поверхности теплоносителя. Отбор пробы в трех точках позволяет минимизировать влияние случайных факторов на результат определения радиационной активности пробы газа, взятой из объема над поверхностью жидкого теплоносителя. Блок подачи сжатого газа, блок отбора, подготовки и контроля активности пробы и блок управления и обработки информации выполнены в едином конструктиве, в виде агрегатной стойки. При этом панель управления, содержащая клавиатуру, графический интерфейс и кнопки управления отдельными устройствами, размещена на лицевой панели агрегатной стойки.

Аппаратура дистанционного управления размещена в помещении пульта управления перегрузочной машины, что позволяет оператору находиться за пределами реакторного зала.

Блок управления и обработки информации связан с аппаратурой дистанционного управления каналом передачи данных, выполненным по стандарту К.8-422, для получения команд и передачи результатов цикла контроля ТВС с целью сохранения этих данных в соответствующих устройствах хранения информации аппаратуры дистанционного управления и последующей статистической обработки. Блок управления и обработки информации посредством не показанных на фиг. 1 преобразователей сигналов, модулей ввода/вывода, контакторов и релейных устройств связан с блоком подачи сжатого воздуха и блоком отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы для осуществления управления этими блоками путем формирования команд управления в соответствии с предлагаемым способом контроля герметичности ТВС, а также для получения результатов контроля.

В предлагаемом примере не раскрыты подробно варианты исполнения аппаратуры дистанционного управления и блока управления и обработки информации. Может быть применено любое аппаратное или аппаратно-программное решение, обеспечивающее выполнение функционального назначения, указанных аппаратуры дистанционного управления и блока управления и обработки информации.

Как показано на фиг. 2, блок подачи сжатого воздуха и блок отбора, подготовки и контроля активности газовой пробы являются функционально независимыми устройствами, имеющими общую пневматическую линию от пневмораспределителя 5 до патрубка Отбор/Продувка. Общая пневматическая линия позволяет использовать соединенный с ней трубопровод отбора пробы как непосредственно для отбора пробы, так и для продувки надводного объема рабочей штанги с целью удаления оставшихся продуктов деления по окончании цикла контроля ТВС. Компрессор 1 в блоке подачи сжатого газа нагнетает газ, в данном случае воздух, в ресивер 2. Далее воздух поступает на выход блока подачи сжатого газа через фильтр-регулятор давления 3, который одновременно осушает воздух и стабилизирует его давление на выходе из блока. Блок подачи сжатого газа через пневмораспределитель 4 и патрубок Подача соединен с трубопроводом подачи газа. Для проведения барботажа открывают пневмораспределитель 4 и через трубопровод дла подачи газа, соединенный с блоком форсунок, сжатый воздух подают под ТВС. Время проведения барботажа устанавливают настройками программного обеспечения, в данном примере оно составляет примерно 10 с.

По окончании цикла контроля ТВС перед проведением цикла контроля следующей ТВС при необходимости осуществляют продувку надводного объема штанги для удаления газообразных продуктов деления. Для продувки надводного объема воздух через пневмораспределитель 5, переключенный в режим продувки, и патрубок Отбор/Продувка подают из блока подачи газа в трубопровод отбора газовой пробы.

Управление пневмораспределителями 4 и 5 осуществляют по электрическому сигналу от блока управления и обработки информации.

Для отбора пробы газа из надводного объема переключают пневмораспределитель 5 в режим отбора пробы для соединения блока отбора, подготовки и контроля активности пробы с трубопроводом отбора пробы. При этом вакуумный насос 7 используют для откачивания пробы газа из надводного объема штанги, предварительно пропуская ее через водоотделитель для вакуума 6. Далее с помощью насоса 18 прокачивают пробу газа через средства подготовки пробы: охладитель 8, микрофильтр 9, субмикрофильтр 10 и осушитель 11 воздуха. При этом микрофильтр 9 и субмикрофильтр 10 предназначены для двуступенчатой очистки пробы с целью предотвращения загрязнения следующего за ними по пути прохождения пробы осушителя 11. Далее проба проходит через регулятор 12 давления и дроссель 13, с помощью которых настраивают необходимые расход и давление газа, поступающего на вход бетарадиометра 16. Таким образом осуществляют подготовку пробы, т.е. приведение ее в состояние, при котором ее температура, давление и влажность соответствуют требованиям измерительной аппаратуры, в данном случае бета-радиометра. При этом датчик 14 давления, датчик 15 температуры и влажности кон

- 6 016571 тролируют состояние пробы газа на входе в бета-радиометр 16, а датчик 17 расхода воздуха контролирует прохождение пробы через камеру бета-радиометра. Через патрубок Выход проба газа выходит во внешнюю среду. Насосы 7 и 18 включают для отбора пробы по электрическому сигналу из блока управления и обработки информации (не показан на фиг. 2). Сигналы со всех датчиков блока отбора, подготовки и контроля активности пробы, также как и показания бета-радиометра поступают в блок управления и обработки информации, где происходит преобразование сигналов и их последующая обработка компьютером блока с целью определения состояния контролируемой ТВС. Графический интерфейс и индикаторы блока управления и обработки информации и аппаратуры дистанционного управления (не показаны на фиг. 2) отображают информацию о текущем состоянии системы. В частности, если показания датчиков 14 и 15 не соответствуют заданным условиям, то на графический интерфейс выводят сообщение о том, что измерение проводится на пробе, не соответствующей условиям измерения. Кроме того, указанные графический интерфейс и индикаторы отображают номер контролируемой ТВС, идентификационные данные оператора, режим управления и уровень доступа, текущие показания датчиков, бетарадиометра, а также предварительный результат определения герметичности ТВС по окончании цикла контроля этой ТВС.

В приведенном примере способ и система по настоящему изобретению применены в качестве дополнительных к основной процедуре контроля герметичности оболочек ТВЭЛов в пеналах стенда КГО, проводимой на АЭС. Оперативная отбраковка ТВС по предварительному результату контроля герметичности, полученному по окончании цикла контроля каждой ТВС, позволяет проводить выборочный контроль ТВС в пеналах стенда КГО, не дожидаясь окончания перегрузки, что сокращает время простоя реактора, связанное с проведением КГО. При этом высокая достоверность результатов контроля способствует предотвращению попадания ТВС с негерметичными ТВЭЛами в реактор.

Claims (20)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ контроля герметичности при перегрузке ядерного топлива реактора с жидким теплоносителем, включающий последовательную перегрузку каждой подлежащей перегрузке тепловыделяющей сборки, в свою очередь включающую установку устройства для перемещения тепловыделяющей сборки, содержащего наружную и по меньшей мере одну внутреннюю секцию, в положение для извлечения тепловыделяющей сборки, помещение тепловыделяющей сборки в устройство для перемещения и горизонтальное перемещение тепловыделяющей сборки, согласно которому устанавливают устройство для перемещения тепловыделяющей сборки в положение для извлечения тепловыделяющей сборки;

   помещают тепловыделяющую сборку в устройство для перемещения тепловыделяющей сборки (ТВС);

   при помещении тепловыделяющей сборки в устройство для перемещения начинают отбор пробы газа по меньшей мере в одной точке в объеме над поверхностью жидкого теплоносителя внутри устройства для перемещения ТВС;

   подают газ под ТВС и пропускают этот газ сквозь жидкий теплоноситель;

   проводят анализ отобранной пробы на β- и γ-активность и сохраняют результат анализа пробы; производят предварительное определение герметичности тепловыделяющей сборки; производят все перечисленные действия последовательно для каждой подлежащей перегрузке ТВС; производят статистическую обработку результатов анализов проб всех тепловыделяющих сборок, на основе которой выдают заключение о герметичности каждой тепловыделяющей сборки;

   отличающийся тем, что перед началом перегрузки предварительно определяют общие фоновые β- и γ-активность; завершают подачу газа под тепловыделяющую сборку до начала горизонтального перемещения тепловыделяющей сборки; а при предварительном определении герметичности ТВС учитывают фоновые β- и γ-активность, определенные непосредственно перед помещением тепловыделяющей сборки в устройство для перемещения, и общие фоновые β- и γ-активность, измеренные перед началом перегрузки, и выдают предварительный результат определения герметичности тепловыделяющей сборки.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве устройства для перемещения тепловыделяющей сборки используют штангу перегрузочной машины.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до начала перегрузки фоновые β- и γ-активность измеряют по меньшей мере в двух местах над реактором и бассейном выдержки и предварительно определяют общие фоновые значения β- и γ-активности как среднее арифметическое двух измерений.
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор пробы начинают после помещения тепловыделяющей сборки в устройство для перемещения одновременно с подачей газа.
5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор пробы и подачу газа начинают по истечении заданного временного интервала после помещения ТВС в устройство для перемещения.
6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед измерением β- и γ-активности осуществляют подготовку отобранной пробы, которая содержит стадии осушения, охлаждения и фильтрации, а также осуществляют контроль представительности пробы.

   - 7 016571
7. 7. Система для контроля герметичности тепловыделяющих сборок реактора с жидким теплоносителем, выполненная с возможностью, по меньшей мере, частичной установки на перегрузочную машину для перегрузки ТВС и содержащая трубопровод для подачи воздуха, расположенный на наружной поверхности наружной секции рабочей штанги указанной перегрузочной машины, содержащий блок форсунок под торцевой частью наружной секции штанги;

   трубопровод для отбора пробы газа, расположенный на наружной поверхности наружной секции рабочей штанги указанной перегрузочной машины и введенный внутрь наружной секции указанной штанги по меньшей мере в одной точке;

   блок подачи сжатого воздуха, который соединен с трубопроводом для подачи воздуха;

   блок отбора и контроля активности газовой пробы, который соединен с трубопроводом для отбора пробы газа;

   блок управления и обработки информации и аппаратуру дистанционного управления;

   отличающаяся тем, что блок отбора и контроля активности газовой пробы содержит анализатор радиационной активности пробы и по меньшей мере два насоса, один из которых предназначен для доставки пробы на вход блока, а второй предназначен для прокачивания пробы через указанные средства подготовки пробы и анализатор, а блок управления и обработки информации выполнен с возможностью выдачи предварительного результата определения герметичности контролируемой тепловыделяющей сборки с учетом значений фоновой β- и γ-активности, определенных непосредственно перед перемещением ТВС в устройство для перемещения, и общей фоновой β- и γ-активности, измеренных перед началом перегрузки.
8. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок форсунок имеет кольцевое расположение форсунок, сопла которых выполнены в форме сопла Лаваля.
9. 9. Система по п.7, отличающаяся тем, что содержит съемный блок форсунок.
10. 10. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок подачи воздуха содержит ресивер, компрессор для нагнетания воздуха в ресивер, регулятор давления подачи воздуха и клапаны для регулирования подачи воздуха, а также клапаны для автоматического сброса конденсата.
11. 11. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок подачи воздуха выполнен с возможностью выполнения дополнительной функции продувки объема воздуха в рабочей штанге для удаления остатков пробы предыдущей ТВС.
12. 12. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок отбора и контроля активности пробы газа содержит бета-радиометр.
13. 13. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок отбора и контроля активности газовой пробы включает средства подготовки пробы, которые содержат охладитель, по меньшей мере один фильтр и осушитель.
14. 14. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок отбора и контроля активности газовой пробы содержит по меньшей мере один регулятор давления, по меньшей мере один датчик давления, по меньшей мере один датчик температуры и по меньшей мере один датчик влажности, причем указанные датчики предназначены для определения представительности пробы.
15. 15. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок отбора и контроля активности газовой пробы содержит по меньшей мере один датчик расхода воздуха.
16. 16. Система по п.7, отличающаяся тем, что блок управления и обработки информации содержит средства вычислительной техники, преобразователи сигналов, средства индикации, органы управления и средства связи с аппаратурой дистанционного управления.
17. 17. Система по п.7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью работы по меньшей мере в трех режимах: автоматизированном с дистанционным управлением, автоматическом и ручном.
18. 18. Система по п.7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью подключения внешнего устройства управления.
19. 19. Система по п.7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью защиты от несанкционированного доступа к функциональным возможностям указанной системы и данным, полученным в результате работы.
20. 20. Система по п.7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью выдачи предварительного заключения о герметичности тепловыделяющей сборки на основе общей фоновой активности.