FI98562C - Laite välyksen mittaamiseksi ydinreaktorin käyttömutterissa - Google Patents

Description

98562

Laite välyksen mittaamiseksi ydinreaktorin käyttömutterissa - Anordning för mätning av glapp i drivdonsmutter vid kämreaktor 5 Ydinreaktorin käyttöä ohjataan useilla ohjaussauvoilla, jotka työnnetään tai vastaavasti poistetaan reaktoripesästä. Kunkin ohjaussauvan ohjaamiseksi käytetään käyt-töelimiä, jotka kukin koostuvat käyttömutterista, joka liikkuu pitkin käyttöruuvia, kun tämä vaihteen ja moottorin avulla saatetaan pyörimään. Käyttöruuvin yli on sovitettu mäntäputki, joka toisella päällään hylsyn kautta pikapysäytystä varten nojaa 10 vasten käyttömutteria ja toisella päällään on liitetty ohjaussauvaan. Jotta aikaansaataisiin voiteluvaikutus käyttömutterin ja käyttöruuvin välille, ei voida käyttää öljyä tai vastaavaa, koska käyttöelimen tämä osa sijaitsee paikassa, joka on suorassa yhteydessä ydinreaktorin paineastiaan. Tämä on merkinnyt sitä, että käyttömutterin kierteet on valmistettu grafiitista ja niissä on ollut varmuuskierteet, jotka ovat olleet 15 metallia. Varmuuskierteet estävät ohjaussauvaa putoamasta pois polttoainepesästä mikäli grafiittikierteet särkyvät tai kuluvat liikaa. On kuitenkin tärkeää, ettei käyttö-elintä käytetä mikäli grafiittikerros on kulunut loppuun. Tämä voi nimittäin merkitä sitä, että ruuvin ja mutterin kierteet nopeasti vahingoittuvat ja että metallilastuja joutuu ydinreaktorin syöttöveteen; tätä ei saa tapahtua.

20 Käyttömuttereissa on noin 2,5 mm grafiittia kulumisvaraa ennen kuin syntyy kosketusta käyttömutterin varmuuskierteiden ja käyttöruuvin välillä. Käyttöelinten huollontarve riippuu siis pitkälti käyttömuttereiden grafiittikierteiden kulumisesta. Uuden käyttömutterin välys mahdollistaa ruuvin kiertämisen noin 15°-20° ennen 25 kuin mutteri liikkuu pitkin ruuvia. Tällöin l°:n kiertäminen vastaa 0,027 mm:n akselin suuntaista liikettä käytetyllä kierteiden nousulla. Mikäli esim. sallitaan noin 70° :n suurinta pelivaraa, vasta tämä mutterin grafiittikierteiden kulumista, joka on (70°-20°) x 0,027 mm = 1,35 mm.

30 Tähän asti käytetyt menetelmät tämän pelivaran mittaamiseksi on esitetty kuvioissa 1-3. Kuviossa 1 esitetään viitemerkillä 1 käyttöelinkoteloa, jonka sisälle käyttömut-teri 2 ja käyttöruuvi 3 on sovitettu. Ohjain 4, joka kulkee ei-esitettyä pitkittäistä oh-jauslistaa pitkin estää käyttömutteria 2 pyörimästä käyttöruuvin 3 kanssa. Käyttö-mutterissa 2 on myös magneetti 5, joka vaikuttaa mittaussondiin 6, joka on yhdis-35 tetty Gauss-mittariin 7. Käyttövaippaan 8 normaalisti asennettu hammasvaihteella varustettu momenttikytkentä ja moottori on poistettu ja korvattu käsikäyttöisellä kammella 10, astelevyllä 11, osoittimella 12 sekä lukitusruuvilla 13 varustetulla mittauskiinnikkeellä 9.

2 98562

Kuviossa 2 esitetään mittauskiinnike 9 alhaalta katsottuna ja kuviossa 3 käyttömut-terin 2 leikkaus, jossa on magneetti 5, mittaussondi 6 ja Gauss-mittari 7. Kuluva grafiittipinta on esitetty viitemerkillä 14 ja mutterin välys on nuolien 15 väli.

5 Välyksen mittaus suoritetaan siten, että käyttömutteria 2 sovitetaan ala-asentoonsa, eli siten, että se nojaa vasten käyttövaippaa 8. Asento ilmenee Gauss-mittarilta 7. Tässä asennossa nollataan astelevy 11, joka on kierrettävä, ja lukitaan (kuvio 2). Tämän jälkeen jatketaan kämmen 10 kiertäminen kunnes saadaan kiertoliikkeelle 10 mekaaninen pysäytys. Asteluku, jota kampea 10 on kierretty 0°:sta, vastaa välystä ja tämä on luettavissa astelevyltä 11. Mikäli välys on suurempi kuin voimassaoleva hylkäysraja, on käyttömutteri 2 vaihdettava.

Koko tämä mittaustoimenpide on hyvin laaja ja kallis, koska mottorikotelon käyttö-15 vaipasta 8 poistamisen lisäksi myös olemassaoleva päätyosoitus on poistettava mittaussondiputkesta ennen kuin mittaussondi 6 voidaan asettaa paikoilleen. Tämä on lisäksi suoritettava ahtaassa tilassa betonisuojan sisäpuolella ja aiheuttaa sen, että sen lisäksi että työ on hankalaa, henkilökuntaan kohdistuu myös tietty säteily. Koska reaktorin käyttöelinten määrä voi olla suuri, jopa 150 kpl tai ylikin, on help-20 po ymmärtää, että jokainen parannus selostettuun menetelmään voi aikaansaada suuriakin säästöjä.

Keksinnön kohteena on laite, jonka avulla koko mittaustoimenpide välyksen määrittämiseksi käyttömutterin ja käyttöruuvin välillä ohjausauvassa ydinreaktorissa 25 helpottuu huomattavasti. Keksinnön mukaisesti nokkapyörä, jossa on useita nokkia kehällä, on sovitettu pyörimään käyttöruuvin kanssa ja vaikuttamaan toiseen induktiiviseen anturiin, jolloin jokainen indusoitu pulssi vastaa käyttöruuvin tiettyä kulmakiertymää, joka toinen anturi toimii yhdessä pulssilaskijan kanssa, jolloin ensimmäinen anturi on sovitettu käyttömutterin saavuttaessa mekaanisen pääty-30 asentonsa pitkin käyttöruuvia mittauselimen kautta antamaan käynnistyssignaalin nokkapyörän generoimien pulssien lukumäärän laskemiseksi toisessa anturissa nokkapyörää käännettäessä käyttöruuvin kanssa mainitusta päätyasennosta kohti käyttöruuvin mekaanista kierron pysäytystä.

35 Tällä tavalla laskettujen pulssien lukumäärä vastaa siis käyttöruuvin tiettyä kiertämistä. Tämä kiertäminen on mitta mutterin välyksestä. Voidaan myös viedä pulssit mittausmuuntimeen, joka suoraan osoittaa, kuinka suuren kulman käyttöruuvia on kierretty.

3 98562

Keksinnön mukaisesti on mahdollista mitata välys keskitetysti ohjaushuoneesta käsin. Kun varustetaan sovitetaan kuhunkin käyttöelimeen kiinteästi tällaiset kahdet ylimääräiset anturit, ei myöskään käyttömoottoria tarvitse poistaa, kun halutaan 5 tarkistaa välys. Edelleen käytetään samaa tietojenkeräily-yksikköä kaikilla käyttö-elimillä. Kustakin yksittäisestä käyttöelimestä tulevat signaalit kytketään sopivan elektronisen vaihteen kautta vuorotellen tietojenkeräily-yksikköön. Mittaustulokset voidaan tämän jälkeen varastoida mittaustietokoneeseen.

10 Keksintöä ymmärtää parhaiten viittaamalla oheisiin kuvioihin 4-7, joissa kuviot 4 ja 5 kaaviomaisesti esittävät käyttöelinten toimintoa, kuvio 6 esittää antureiden sijoituksen käyttöelimessä, ja kuvio 7 esittää mittauslaitteen sähköisen kytkentäkaavion.

15 Kuviossa 4 esitetään viitemerkillä 16 reaktorisäiliö. Siihen on sovitettu sydän, jossa on polttoainesauvat 17 ja ohjaussauvat 18. Näitä ohjaussauvoja 18 käytetään käyt-töelimillä, jotka koostuvat mm. käyttökotelosta 1, joka käyttövaipan 8 kautta on yhdistetty momenttikytkentään 19 ja hammasvaihdemoottoriin 20. Kuviossa 5 esitetään, miten käyttömutteri 2 on sovitettu käyttöruuviin 3 käyttökotelon 1 ohjaus-20 putken 21 sisällä. Käyttöruuvi 3 ulottuu aina ylös asti tämän ohjausputken 21 sisällä. Käyttöruuvin 3 päälle on sovitettu mäntäputki 22, joka pikapysäytyshylsyn 23 kautta nojaa käyttömutteriin 2. Mäntäputki 22 on yläosaltaan yhdistetty ohjaussauvaan 18. Hylsy 23 ja käyttömutteri 2 ovat varustetut ohjaimilla 4, jotka kulkevat pitkin ei-esitettyjä ohjauslistoja ja estävät hylsyn 23 ja käyttömutterin 2 kiertoa 25 käyttöruuvilla 3.

Kuviossa 6 on käytetty samoja merkintöjä kuin yllä. Kuviossa 6 nähdään lisäksi putki 24 raskaselementtejä 25 varten, jotka on tarkoitettu päätyasennon osoitusta varten. Raskaselementti 25 toimii yhdessä magneetin 5 kanssa. Raskaselementin 25 30 kontaktit on sovitettu sulkeutumaan kun käyttömutteri 2 magneetin 5 kanssa saavuttaa kuviossa 6 esitetyn alemman päätyasennon. Kontaktien sulkeutuessa avautuu hammasvaihdemoottorin 20 moottorikatkaisija, ja moottori 20 pysähtyy välittömästi. Välittömästi raskaselementin 25 alapuolelle sovitetaan nyt keksinnön mukaisesti ensimmäinen anturi mittaussondin 6 muodossa, joka tunnistaa magneetilta 5 35 tulevaa magneettivirtausta. Mittaussondi 6 sijoitetaan siten, että se rekisteröi magneetin lisääntyvän virtauksen kunnes käyttömutteri 2 saavuttaa käyttökotelon 1 pohjan, eli viivoitetun asennon. Kuviossa 6 esitetään käyttömutteri 2 normaalissa päätyasennossaan, eli kun raskaselementti 25 juuri on suljettu ja hammasvaihde- 4 98562 moottori 20 on pysähtynyt. Välyksen mittausjaksolla on keksinnön mukaisesti ham-masvaihdemoottori 20 käynnistettävä uudestaan. Tämä voidaan suorittaa keskitetysti sopivalla kontaktilla. Moottorin 20 käynnistyessä alkaa käyttömutteri 2 liikkua alaspäin ja mittaussondi 6 rekisteröi lisääntyvän magneettivirtauksen. Käyttömutte-5 rin 2 kohdatessa käyttökotelon 1 pohjan se on saavuttanut mekaanisen päätyasen-tonsa liikkeelle pitkin käyttöruuvia 3. Samalla loppuu mittaussondin 6 havaitsema magneettivirtauksen lisäys magneetista 5, koska tämä ei enää lähesty mittaussondia 6. Tämä rekisteröidään välittömästi mittauskeskukseen 27 sovitetulla elimellä magneettivirtauksen mittaamiseksi, johon mittaussondi 6 voidaan liittää johdon 26 10 kautta. Tämä mittauselin antaa tällöin vuorostaan käynnistyssignaalin siitä, ettää välyksen mittaus on aloitettava toiselle mittauselimelle, joka myös on sovitettu mittauskeskukseen 27.

Kuviossa 6 on edelleen käyttöruuvin akselille sovitettu nokkapyörä 28 ja toinen 15 induktiivinen anturi 29. Nokkapyörä 28 on tässä tapauksessa varustettu 72 nokalla, jotka vastaavat 5° kääntöliikettä nokasta toiseen. Jokainen nokka indusoi pulssin induktiiviseen anturiin 29 ja nämä pulssit johdetaan eteenpäin pulssilaskijaan. Keksinnön mahdollisessa suoritusmuodossa tämä pulssinlaskija saa käskyn alkaa laskea ensimmäisen anturin mittauselimistä tulevat pulssit, kun käyttömutteri 2 on saavut-20 tanut mekaanisen päätyasentonsa. Pulssilaskija laskee pulssit, jotka on indusoitu toisessa anturissa 29 nokkapyörän 28 toimesta, kunnes aikaansaadaan mekaaninen kiertämisen pysähdys, eli kun käyttöruuvi 3 ei enää voi pyöriä enää, koska käyttö-mutteri 2 lukitsee vasten käyttökotelon 1 pohjaa. Koska kukin pulssi vastaa 5° kiertämistä, on pulssien lukumäärä suora mitta tästä kääntämisestä, eli suora mitta 25 käyttömutterin 2 välyksestä.

Mittauksen helpottamiseksi edelleen voidaan pulssit syöttää edelleen mittausmuun-timeen, jossa ne muunnetaan suoraan tiedoksi käyttömutterin 2 kierretystä kulmasta.

30

Kaikki nämä toimenpiteet voidaan suorittaa mittauskeskuksessa 27, joka sijaitsee biologisen suojan sisäpuolella, eli betonisuojan sisäpuolella, joka on kaaviomaisesti esitetty seinän 30 avulla. Mittauskeskuksessa voidaan ohjaushuoneesta kytkeä toinen anturijoukko toisensa jälkeen eri käyttöelimille ja välys mitata ja mitattu arvo 35 lähettä eteenpäin mittaustietokoneeseen 31 ohjaushuoneessa. Mittaustietokonee-seen voidaan tämän jälkeen tallettaa ja tutkia mittausarvoja.

5 98562

Kunkin mittauksen jälkeen on käyttöelin vietävä takaisin normaaliin käyttöasen-toon. On edelleen huomattava, että koska mittausmenetelmä vaatii, että kyseinen ohjaussauva vedetään kokonaan ulos on kaikki ehdot koskien varmistettua sydäntä täytyttävä ennen kuin mittaus voidaan suorittaa. Ehdotettu mittausmenetelmä 5 aikaansaa myös sen, että nokkapyörällä 28 suoritettavaa käyttöelimen osoitusta voidaan kehittää siten, että joka täydellä ohjaussauvan liikkeellä suurenee 1095 pulssista ohjaussauvan päätyasentojen välillä, joka on pulssien lukumäärä, joka saadaan olemassaolevilla pulssiosoittimilla 32, jotka antavat kolme pulssia per käyttöruuvin 3 kierros, aina 26280 pulssiin, joka saadaan, mikäli pulssien lukumää-10 rä nostetaan 72 pulssiin per kierros.

Kuviossa 7 esitetään kaaviomainen kytkentäkaavio mittauslaitetta varten. Siinä vii-temerkillä 6 esitetään mittaussondi magneetilta 5 tulevan magneettivirtauksen tunnistamiseksi. Muut eri käyttöelimiin sovitetut anturit on esitetty viitemerkeillä 6', 15 6", 6"' jne. ja niistä kulkee suorat linjat keskeiselle mittausyksikölle.

Nämä linjat kytketään yksitellen koaksiaalimultiplekserin 32 ja matriisikortti-vaihteen kautta magneettivirtauksen tunnistavaan mittauselimeen 35. Tämä mittaus-elin 35 antaa käynnistyssignaalin tietokoneelle 36, jotta tämä alkaisi laskea tulevat 20 pulssit pulssilaskijalta 37, kun mittaussondi 6 tunnistaa muuttumattoman magneettivirtauksen magneetilta 5. Nämä pulssit saadaan ei-esitetyltä nokkapyörältä 28 ja toiselta induktiiviselta anturilta 29, joka on yhteydessä pulssilaskijaan 37 multi-plekserikorttijoukon kautta, jotka on sovitettu relevaihteeseen 38. Muut anturit eri käyttöelimissä on esitetty viitemerkein 29', 29", 29"' jne. ja niistä kulkee myös 25 suorat linjat keskeiselle mittausyksikölle. Nämä linjat voidaan vastaavalla tavalla kuin antureilta 6 tulevat linjat relevaihteen 38 kautta kytkeä pulssilaskijaan 37.

Tietokone 36 kerää mittausarvot eri käyttöelinantureilta 6, 29 ja lähettää nämä eteenpäin modeemin 39, koaksiaalikaapelin 40 ja modeemin 41 kautta mittaustie-30 tokoneelle 31, jossa on kovalevy 42 ja piirturi 43. Tähän tietokoneesseen 31, joka sijaitsee ohjaushuoneessa, voidaan mittaustuokset tämän jälkeen tallettaa. Ohjaus-huoneesta voidaan signaali lähettää edelleen tietokoneelta 31 matriisikorttivaihtee-seen 34 modeemien 41 ja 39 kautta kytkemään uuden linjan, eli uuden ensimmäisen anturin 6'. Samantapainen signaali lähetetään samanaikaisesti relevaihteelle 38 35 kytkemään vastaavan uuden toisen anturin 29'. Tällä tavalla voidaan ohjaushuo-neesta käsin kaikkia käyttöelimiä vuoron perään ohjata suhteessa mutterin välykseen ja mittaustulokset tallettaa mittaustietokoneeseen 31.

Claims (2)

6 98562

1. Anordning för bestämmande av glapp mellan drivmutter (2) och drivdons- skruv (3) för en styrstav (18) i en kämreaktor, vilken anordning innefattar en första givare för avkännande av drivmuttems (2) mekaniska ändläge för rörelse längs drivdonsskruven (3), kännetecknad av att ett kamhjul (28) med ett flertal kammar runt omkretsen anordnats att rotera med drivdonsskruven och päverka en andra, 25 induktiv givare, varvid vaije inducerad puls svarar mot en viss vinkelvridning av drivdonsskruven (3), vilken andra givare samverkar med en pulsräknare, varvid den första givaren anordnats att dä drivmuttem (2) när sitt mekaniska ändläge längs drivdonsskruven (3) via ett mätorgan avge startsignal för räkning av antalet pulser genererade av kamhjulet (28) i den andra givaren (29) vid kamhjulets (28) vridning 30 med drivdonsskruven (3) fran nämnda ändläge fram tili mekaniskt rotationsstopp för drivdonsskruven (3).

1. Laite välyksen määrittämiseksi käyttömutterm (2) ja käyttöruuvin (3) välillä ohjaussauvassa (18) ydinreaktorissa, joka laite käsittää ensimmäisen anturin, jolla tunnistetaan käyttömutterm (2) mekaaninen päätyasento liikettä varten pitkin käyt- 5 töruuvia (3), tunnettu siitä, että nokkapyörä (28), jossa on useita nokkia kehällä, on sovitettu pyörimään käyttöruuvin kanssa ja vaikuttamaan toiseen induktiiviseen anturiin, jolloin jokainen indusoitu pulssi vastaa käyttöruuvin (3) tiettyä kulmakier-tymää, joka toinen anturi toimii yhdessä pulssilaskijan kanssa, jolloin ensimmäinen anturi on sovitettu käyttömutterm (2) saavuttaessa mekaanisen päätyasentonsa pit-10 kin käyttöruuvia (3) mittauselimen kautta antamaan käynnistyssignaalin nokkapyö-rän (28) generoimien pulssien lukumäärän laskemiseksi toisessa anturissa (29) nokkapyörää (28) käännettäessä käyttöruuvin (3) kanssa mainitusta päätyasennosta kohti käyttöruuvin (3) mekaanista kierron pysäytystä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että nokkapyörän (28) generoimat, välystä vastaavat pulssit, muunnetaan mittausmuuntimessa tiedoksi kääntökulmasta, jota käyttöruuvia (3) on käännetty.

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att antalet av kamhjulet (28) genererade mot glappet svarande pulser i en mätomvandlare omvandlas tili en 35 uppgifit om storleken pä den vinkel drivdonsskruven (3) vridits.