PL161005B2 - w reaktorze wodno-cisnieniowym PL PL PL - Google Patents

Abstract

Sposób ciaglego kontrolowania liczby gazowo-nieszczelnych elementów paliwowych w reaktorze wodno-cisnieniowym w czasie jego pracy, wykorzystujacy proces uchodzenia gazowych produktów rozszczepienia z paliwa do przestrzeni zawartej pomiedzy paliwem a koszulka elementu paliwowego oraz proces ucieczki tych produktów spod uszkodzonej koszulki do chlodziwa obiegu pierwotnego, a ponadto wykorzystujacy pomiar produktów rozszczepienia w obiegu pierwotnym reaktora realizowany przez system kontroli bezpieczen- stwa radiacyjnego, znamienny tym, ze mierzy sie temperature chlodziwa T obiegu pierwot- nego na wejsciu do rdzenia reaktora oraz moc cieplna reaktora P i wydatek chlodziwa obiegu pierwotnego i przy pomocy tych danych okresla sie w oparciu o system komputerowy aktywnosc objetosciowa Ao kryptonu-88 w chlodziwie obiegu pierwotnego dla jednego nieszczelnego elementu paliwowego, po czym mierzy sie aktywnosc objetosciowa Ap kryptonu-88 w chlodziwie obiegu pierwotnego i okresla sie przy pomocy systemu kompute- rowego liczbe gazowo-nieszczelnych elementów paliwowych n przez porównanie aktywno- sci Ao kryptonu-88 dla jednego nieszczelnego elementu paliwowego ze zmierzona aktywnoscia objetosciowa Ap kryptonu-88, przy czym liczbe gazowo-nieszczelnych elemen- tów paliwowych n zobrazowuje sie na monitorze ekranowym systemu komputerowego. PL PL PL

Description

Przedmiotem oynalazku jest sposób ciągłego koπ;rnloo^nia liczł^· gazowo-nieszczelnych elementćo paiooooych o reaktorze oodno-ciśnienOowym o czasie jego pracy, z oykorzystailem skomputeryzowanego systemu kontroli beipiecieństoa radiacyjnego o zakresie pomiaru zwartości produkt<o rozszczepienia o obiegu pieootnym reaktora.

Oszacowanie liczby gaiowo-nieszczelnych elementu prlOw-oych o reaktorach ooddl-ciśnieliσoych do tej pory oparte jest na analizach radiochemicznych próbek oody pobieranych z obiegu pieIO-tieg- reaktora, które przeprowadza się rutyncw- raz o tygodniu lub specjalnie o przypadku lle-czekioanego ozrostu zawoatości produkto rozszczepienia o obiegu pierootnym reaktora kontr-looalej na bieżąco przez system kontroli bezpieczeńs^Oa radiacyjnego. System kontroli bezpieczeńsOa radiacyjnego umoOiioia opraodzie dokonanie szeregu pomiar<o na obiekcie jądroym, o tym pomiaru aktyoności chłodzioa obiegu plero-tnego, nie pozioela jednak na określenie liczby gai<-io-nieszcielπych elementto palOo-oych. System ten oykorzystyoany jest jedynie do uzyskania Ιι^ι™^! o ozroście zawartości produktu rozszczepienia o obiegu pleIO-tnym, co z kolei Jest oskazóoką do latychmiastcweg- pobrania próbek oody i dok-lanta dodatkowych analiz radiochemicznych. Arnlizy radiochemiczne zajmują dość długi okres czasu i nie dają mooiioości ciągłej kontroli szczelności element <ó palioooych, co utrudnia spełnienie oymgania jednej z ogólnych zasad zapłonienia bezpieczeństoa elektrconi jądrcoych, ie nieprzekraczalną granicą uszkodzonych elementu paiooooych jest 1% elet^ntćo paloocoych z defektami typu gazowej nieszczelności.

Istota oynalazku polega na tym, ie oykoozystując proces uchodzenia gazooych produkto rozszczepienia z palioa do chłodzioa obiegu piero-tiego, dokonuje się cyklicznie lub o miarę potrzeb pomiar^ temperatury i oydatku tego chłodzioa na oejściu do rdzenia reaktora

161 005 oraz mocy cieplnej reaktora. Pomerzone paramtry wykorzystuje się do określenia szybkości rozszczepień i rozkładu temperatury w najbardziej obciążonym elemencie paliwowym. Otrzymane wyiniki służą z kolei do określenia szybkości ucieczki produkt! rozszczepienia z jednostkowej objętości paliwa oraz szybkości uchodzenia gazowych produkt<W rozszczepienia z całego paliwa elementu paUwowego do przestrzeni między koszulką a paHwem. Przy pomocy tak uzyskanych danych określa się w oparciu o system komputerowy aktywność objętoścoową kryptonu-38 w chłodziwie obiegu pieiwotnego dla jednego nieszczelnego elementu paiwwowego. Następnie mierzy się aktywność objętościową kryptonu-88 w chłodziwie obiegu pieiwotnego i określa się przy pomocy systemu komputerowego liczbę gazowo-aeszczelnych elementów paiwwowych przez porównanie aktywności objętościowej kryptonu-88 dla jednego nieszczelnego elementu paliwowego ze zmierzoną aktywnoócią objętościową kryptonu-88, przy czym liczbę gazowanie szczelnych elementów paUwowych zobrazoswuje się na moointorze ekranowym systemu komputerowego.

Sposób według wyrrnlazku tm>°liwia wykorzystanie systemu kontroli bezpieczeństwa radiacyjnego wyposażonego w technikę komputerową dla obróbki algorytmów oszacwoujących stosunkowo szybko i na bieżąco liczbę gazowo°nieszczelnrch elementów paUwowych w oparciu tylko o cztery zmierzone parametry technologiczne.

OszacowarnLe liczby nieszczelnych elementów paiwwowych tiwa nie więcej niż 25 sekund na komp^erze typu IBM PC AT. Przy niezmieniających się parametrach wejściowych /temperatura i wydatek chłoadziwa oraz moc reaktora/ a zmieniającym się tylko paramstrze aktywności kryptonu-88 uzyskuje się oszacowanie liczby gazwoo-neszczelnych elementów paUwowych w czasie krótszym od 0,5 sekundy po uprzednim uruchomieniu systemu., dla tych parametrów. Sposób według w^m^OLazku pozwala na ciągłą kontrolę podstawowej bariery, jaką jest koszulka elementu paliwowego, zabezpieczającej rozprzestrzenianie się tmaerisó<w radioak-ywnych i może być jednym z elementów systemu kontroli bezpieczeństwa pracy reaktorów, w których zwraca się szczególną uwagę na odstępswwa od normlnej pracy tych elementów reaktora, które spełniają rolę barier zabezpieczających przed rozprzestrzenianiem się mteriał<w radioizotopowych, a zatem jest to sposób zwiększający bezpieczeństwo eksploatacji elektrowni atomowych, których wyłgania stale wzrastają.

Przykład. W reaktorze wodno-ciśniin°wym zawierającym 43974 elementy paUwowe, zmierzone parametry niezbędne do oszacowania liczby gaz(owoonieszczelirch elementów paliwowych imją następujące wartości: moc μι^μΙ^ P=1375 PWth, temperatura chłodziwa obiegu pierwotnego T=542 K, 'wydatek chłodziwa obiegu pierwotnego V=8135 kg/sek, aktywność objęt ościowa kryptont-88 w chłodziwie obiegu pierwotnego Ap=8,lxl0 Ci/l.

Do kalkulacji uchodzenia gazowych produktów rozszczepienia z paliwa do przestrzeni między pal-w^^m a koszulką paUwową wykorzystana została ιmιtemιtrczit interpretacja uchodzenia tych produktów z moonokyyzzału dwutlenku uranu w czasie napromieniowania dla niskich temperatur /do 873 K/ i średnich temperatur /873 - 1873 K/, oparta na modelu pułapkowania na defektach, procesie wybijania i dyfuzji pęcherzyków, przy założeniu, że ziarna pa^w^owe są trakoowane jako mo°i°ryyzZałr· UOg oraz, że szybkość uchodzenia gazowych produktów rozszczepienia Rs z jednostkowej objętości paliwa jest proporcjonalna do iloczynu pwwerzchni całkowitej S jednostkowej objętości paliwa elementu paUwwego, średniego zasięgu fragmentów rozszczepienia 1 i teoretycznej szybkości ucieczki gazowych produktów rozszczepienia R z paliwa dla stanu ustalonego.

Skalkulowaną wartość szybkości uchodzenia gazowych produktów rozszczepienia R³ z jednostkowej objętości paliwa wykoozystuje się następnie do określenia szybkości uchodzenia gazowych produkt! rozszczepienia Rw z całego paliwa elementu paUwowego do przestrzeni między koszulką a paliwem.

Ponieważ w pracującym elemencie paliwcwym temperatura Tr i szybkość rozszczepień f są funkcjami współrzędnych przestrzennych, zatem w celu określenia szybkości uchodzenia

161 005 gazowych produkt! rozszczepienia z całego paliwa elementu paliwowego do przestrzeni m.ędzy koszulkę a paliwo podzielono paliwo na pierścienie o grubości dr = 0,020,5 om i wysokości Δ z = 1 cm uzyskując objętości cząstkowe dla uproszczenia rozważane jako izotermiczne znaj dujące się w stałym polu szybkości rozszczepień, z których suma szybkości uchodzenia gazowych produkt! rozszczepienia określa formułę na Rw:

242 15

Rw = y~ R®.^ /Tr, f/ x 2 Γ1 r_i x Z\r χ Δ z n7l i/1 w którym r oznacza promień paliwa elementu paiwwowego, Δ r - oznacza grubość pierścienia jednostkowej objętości paliwa, Δ z - wysokość pierścienia jednostkowej objętości paliwa, natomiast Rw, R^s, Tr i f mją wyżej podane znaczenia.

Po podstawieniu odpowiednich danych do wzoru otrzynamy wartość:

^Rw = ^1,6 x ¹⁰^θ atom/sek

Szybkość uchodzenia gazowych produkt! rozszczepienia Rw spod uszkodzonej koszulki elemntu pa^w^cwego do chłodziwa obiegu pierwotrego oszacowano w oparciu o założenie, że jest proporcjonalna do koncentracji rozważanego gazu w przestrzeni między paliwem a koszulką paUwową i że stała szybkość ucieczki Kr jest na tyle duża, że stała rozpadu Kr może być pomnięta jako mia, co w konsek^^r^nji dla stanu ustalonego daje relację tożsamości aktywności Kr w obiegu pierwotnym z szybkością uchodzenia gazowych produkt! rozszczepienia z całego paliwa jednego elementu paUwcwego do przestrzeni pomiędzy koszulką a paUwem, która dalej podzielona przez objętość chłodziwa obiegu pierwotnego V reaktora i pomnożona przez liczbę gazowlcr^.eszczelnych element! paliwσwzch n daje mierzoną aktywność objętościową Ap kryptonu-88.

Powyższe ustalenia poz^wlają oszacować liczbę garcwionteszczelnzch e^^mefti^i paliwowych n zgodnie z formułą:

A Rw o

gdzie Ap, V i Rw mją podane wyżej oznaczenia; Αθ - określona aktywność objętościowa Kr w chłodziwie obiegu pierwotnego dla jednego nieszczelnego elementu pal-w^owego.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób ciągłego ktntrtlooania liczby gaztwotnieszczelnych element<O palOwtoych. o reaktorze oodno-ciśnientojym o czasie jego pracy, oykoozystujący proces uchodzenia gazooych produktO rozszczepienia z palioa do przestrzeni zawartej pomiędzy palOoem a koszulką elementu palioooego oraz proces ucieczki tych produktcO spod uszkodzonej koszulki do chłodzioa obiegu pierootnego, a ponadto oykorzystujący poMar produkt^ rozszczepienia o obiegu pierootnym reaktora realiotoary przez system kontroli bezpieczeństwa radiacyjnego, znamienny tym, że mierzy się temperaturę chłodzioa T obiegu pierootnego na oejściu do rdzenia reaktora oraz moc cieplną reaktora P i oydatek chłodzioa W obiegu pieiootnego i przy pomocy tych danych określa się o oparciu o system komputercoy aktyonosć objętościooą Ao kryptonu-88 o chłodzioie obiegu pierootnego dla Jednego nieszczelnego elementu paliotooego, po czym mierzy się aktyoność objętościcoą Ap kryptonu-88 o chłodzioie obiegu pierootnego i określa się przy pomocy systemu komputercoego liczbę gazooo-nleszczelnych elementu paiowcoych n przez poróornanie aktyoności Ao kryptonu-88 dla jednego nieszczelnego elementu palooooego ze im^^ioną aktyonością objętoścuoą Ap kryptonu-88, przy czym liczbę gazowo-nieszczelnych element <o paiooooych n zobrazoouje się na monitorze ekranoym systemu komputerowego.