RU2301463C1 - Method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition - Google Patents

Method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition Download PDF

Info

Publication number
RU2301463C1
RU2301463C1 RU2006100849/06A RU2006100849A RU2301463C1 RU 2301463 C1 RU2301463 C1 RU 2301463C1 RU 2006100849/06 A RU2006100849/06 A RU 2006100849/06A RU 2006100849 A RU2006100849 A RU 2006100849A RU 2301463 C1 RU2301463 C1 RU 2301463C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
condition
tritium
core
active zone
nuclear power
Prior art date
Application number
RU2006100849/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Яковлевич Бредихин (RU)
Виктор Яковлевич Бредихин
Александр Анатольевич Змитродан (RU)
Александр Анатольевич Змитродан
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
Priority to RU2006100849/06A priority Critical patent/RU2301463C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2301463C1 publication Critical patent/RU2301463C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering; shipboard nuclear power plants.
SUBSTANCE: proposed method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition includes measurement of reference-radionuclide specific beta-activity in primary coolant samples taken from running reactor followed by evaluation of core condition. Sample for evaluating core condition is taken downstream of ion-exchange filter under any operating conditions of reactor. Used as reference radionuclide is tritium. Such method makes it possible to check reactor core for condition under any of its operating conditions, including shutdown condition.
EFFECT: reduced dose rate suffered by attending personnel under poor tightness condition of cans.
2 cl

Description

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для контроля состояния активной зоны судовой ядерной энергетической установки с водным теплоносителем.The invention relates to the field of nuclear engineering and can be used to monitor the state of the active zone of a ship's nuclear power plant with a water coolant.

Известен способ контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов), основанный на регистрации запаздывающих нейтронов, испускаемых, в основном, короткоживущими изотопами брома и йода. Существенным недостатком данного способа контроля является то, что измерение запаздывающих нейтронов затруднено из-за наличия большого фона, создаваемого наведенной активностью 17N [1].A known method of controlling the tightness of the shells of fuel elements (fuel elements), based on the registration of delayed neutrons emitted mainly by short-lived isotopes of bromine and iodine. A significant disadvantage of this control method is that the measurement of delayed neutrons is difficult due to the presence of a large background created by the induced activity of 17 N [1].

Наиболее близким к заявленному способу контроля состояния активной зоны реактора является радиохимический контроль воды первого контура. Основой радиохимического контроля является определение в пробах воды первого контура удельной суммарной бета-активности радионуклидов йода [2]. Радиохимический контроль осуществляется путем отбора проб через систему пробоотбора до фильтра ионообменной очистки с их последующим анализом. С целью сопоставимости результатов анализов удельная суммарная бета-активность радионуклидов йода измеряется через два часа после отбора пробы и линейно пересчитывается на номинальную (100%) мощность реактора. При значениях суммарной бета-активности радионуклидов йода, превышающих при любой энерговыработке активной зоны предельную величину (3,7×108 Бк/кг), эксплуатация реакторной установки не допускается, за исключением обстоятельств, обусловленных особой обстановкой. Отбор проб производится при следующих условиях:Closest to the claimed method for monitoring the state of the reactor core is radiochemical control of primary water. The basis of radiochemical control is the determination of the specific total beta activity of iodine radionuclides in water samples of the first circuit [2]. Radiochemical control is carried out by sampling through a sampling system to an ion exchange filter with their subsequent analysis. For the purpose of comparability of the analysis results, the specific total beta activity of iodine radionuclides is measured two hours after sampling and is linearly converted to the rated (100%) reactor power. With values of the total beta activity of iodine radionuclides exceeding the limit value (3.7 × 10 8 Bq / kg) for any core energy production, the operation of the reactor installation is not allowed, with the exception of circumstances due to the special situation. Sampling is carried out under the following conditions:

- уровень мощности реактора должен быть постоянным в пределах от 40 до 60% от номинального значения мощности;- the power level of the reactor should be constant in the range from 40 to 60% of the nominal power value;

- время работы реактора на выбранном постоянном уровне мощности, в вышеуказанных пределах, до момента отбора проб должно быть не менее 24 часов.- the reactor operating time at a selected constant power level, within the above limits, up to the time of sampling should be at least 24 hours.

Задача изобретения заключается в создании способа, позволяющего осуществлять контроль состояния активной зоны реакторной установки при любых уровнях мощности и режимах эксплуатации реактора в зависимости от энерговыработки активной зоны.The objective of the invention is to create a method that allows you to control the state of the active zone of the reactor at any power levels and operating modes of the reactor, depending on the energy production of the active zone.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является возможность контроля состояния активной зоны при любых режимах работы реакторной установки, включая режим стоянки, а также снижение дозовых нагрузок на обслуживающий персонал в условиях негерметичности оболочек твэлов.The technical result achieved during the implementation of the invention is the ability to control the state of the active zone under any operating conditions of the reactor installation, including the standby mode, as well as reducing dose loads on maintenance personnel in the conditions of leaking fuel claddings.

Для достижения указанного технического результата предлагается использовать способ, основанный на радиометрическом измерении активности трития в пробах теплоносителя первого контура. Основным источником образования трития в реакторе судовой ЯЭУ является деление ядерного топлива. В топливе легководных реакторов на один акт деления 235U, 238U, 239Pu образуется (0,85; 2; 2)×10-4 атомов трития соответственно [3]. В результате диффузии через оболочку твэлов, а также трещин и микротрещин в оболочках тритий из топлива может поступать в теплоноситель. Выход трития из твэлов с оболочкой из коррозионно-стойкой стали составляет 1%, а из циркониевого сплава - 0,1% от всего количества под оболочкой [4]. Таким образом, выход трития из твэлов можно представить в виде двух процессов: постоянного диффузионного выхода и случайного, связанного с их разгерметизацией. Вклад остальных источников в формирование активности трития в теплоносителе несоизмеримо мал, поэтому в условиях аварийной разгерметизации оболочек твэлов ими можно пренебречь.To achieve the specified technical result, it is proposed to use a method based on radiometric measurement of tritium activity in samples of the primary coolant. The main source of tritium formation in the ship nuclear reactor is nuclear fission. In the fuel of light-water reactors, one act of fission of 235 U, 238 U, 239 Pu produces (0.85; 2; 2) × 10 -4 tritium atoms, respectively [3]. As a result of diffusion through the cladding of fuel rods, as well as cracks and microcracks in the claddings of tritium, fuel can enter the coolant from the fuel. The output of tritium from fuel rods with a sheath made of corrosion-resistant steel is 1%, and from a zirconium alloy - 0.1% of the total amount under the sheath [4]. Thus, the output of tritium from fuel elements can be represented in the form of two processes: a constant diffusion output and a random one associated with their depressurization. The contribution of other sources to the formation of tritium activity in the coolant is incommensurably small; therefore, under conditions of emergency depressurization of the claddings of fuel elements, they can be neglected.

Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что пробу для проведения радиометрического анализа по определению трития можно отбирать через систему пробоотбора как до фильтра ионообменной очистки, так и после, т.к. тритий не сорбируется на ионитах и поверхностях. Данный отличительный признак является существенным с позиции дозовых нагрузок на обслуживающий персонал в условиях негерметичности оболочек твэлов, особенно в аварийных ситуациях, когда отбор проб теплоносителя до фильтра невозможен из-за чрезвычайно высокой радиоактивности γ-излучающих радионуклидов. Следовательно, в аварийных ситуациях известные способы оперативного контроля герметичности оболочек твэлов неприемлемы. В отличие от способа с использованием удельной суммарной бета-активности радионуклидов йода, предлагаемый способ по определению активности трития в пробе теплоносителя не требует предварительной длительной работы реактора на стационарном уровне мощности, выдержки пробы в течение двух часов и пересчета результата измерений на номинальную мощность. Кроме того, при использовании данного способа оценки состояния активной зоны не требуется соблюдения жестких условий при отборе проб теплоносителя, т.к. пробу теплоносителя отбирают после штатного фильтра первого контура, т.е. после сорбции γ-излучающих радионуклидов на ионитах, что обеспечивает создание и поддержание благоприятной радиационной обстановки при проведении всех технологических операций по контролю состояния активной зоны.A distinctive feature of the proposed method is that a sample for radiometric analysis to determine tritium can be taken through a sampling system both before and after the ion-exchange filter, because tritium is not adsorbed on ion exchangers and surfaces. This distinguishing feature is significant from the point of view of dose loads on maintenance personnel in the conditions of leakage of fuel cladding, especially in emergency situations when the sampling of the coolant to the filter is impossible due to the extremely high radioactivity of γ-emitting radionuclides. Therefore, in emergency situations, well-known methods of operational control of the tightness of the cladding of fuel rods are unacceptable. In contrast to the method using the specific total beta activity of iodine radionuclides, the proposed method for determining the tritium activity in a coolant sample does not require preliminary long-term operation of the reactor at a stationary power level, holding the sample for two hours and converting the measurement result to rated power. In addition, when using this method of assessing the state of the active zone, strict conditions are not required when sampling the coolant, because A coolant sample is taken after a standard primary circuit filter, i.e. after sorption of γ-emitting radionuclides on ion exchangers, which ensures the creation and maintenance of a favorable radiation environment during all technological operations for monitoring the state of the active zone.

Согласно предложенному способу состояние активной зоны в течение кампании оценивают следующим образом:According to the proposed method, the state of the active zone during the campaign is evaluated as follows:

- активная зона герметична при выполнении условия:- the active zone is sealed when the following conditions are met:

Figure 00000001
Figure 00000001

- активная зона негерметична при выполнении условия:- the active zone is leaking when the following conditions are met:

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

Figure 00000003
Figure 00000003

Ааз - активность трития, образовавшаяся в активной зоне на момент измерений, Бк;And az is the activity of tritium formed in the core at the time of measurement, Bq;

АIk - измеренная активность трития в воде первого контура, Бк;And Ik is the measured activity of tritium in the water of the primary circuit, Bq;

G - скорость образования трития в активной зоне, Бк/МВт·ч;G is the rate of formation of tritium in the active zone, Bq / MW · h;

Q - энерговыработка, МВт·ч;Q - energy production, MW · h;

Квых - коэффициент выхода трития через оболочку твэлов, - для твэлов из коррозионно-стойкой стали составляет 0,01, а для твэлов с оболочкой из циркониевого сплава - 0,001 от всего количества под оболочкой.To o - the coefficient of tritium output through the cladding of fuel rods - for fuel rods made of corrosion-resistant steel is 0.01, and for fuel rods with a cladding of zirconium alloy - 0.001 of the total amount under the cladding.

Способ осуществляется следующим образом. После отбора проб теплоносителя первого контура при любых режимах работы реактора, включая стояночный, отбирается аликвота пробы для проведения радиометрического анализа по измерению активности трития. Измеренное значение активности трития с учетом разбавления, происходящего вследствие дренажей теплоносителя первого контура и последующих подпиток, сопоставляется с величиной активности трития, образовавшегося в активной зоне на момент измерения с учетом коэффициента выхода. При выполнении условия (1) активная зона признается герметичной, а при выполнении условия (2), когда полученное значение больше величины активности трития, образовавшегося в активной зоне на момент измерения с учетом коэффициента выхода, активная зона признается негерметичной.The method is as follows. After sampling the primary coolant in any reactor operating conditions, including the standstill, an aliquot of the sample is taken for radiometric analysis to measure tritium activity. The measured value of tritium activity, taking into account the dilution that occurs due to drainage of the primary coolant and subsequent replenishment, is compared with the amount of tritium activity formed in the core at the time of measurement taking into account the output coefficient. When condition (1) is fulfilled, the active zone is recognized as tight, and when condition (2) is fulfilled, when the obtained value is greater than the value of tritium activity formed in the active zone at the time of measurement, taking into account the output coefficient, the active zone is recognized as leaky.

Для проведения измерений активности трития в теплоносителе первого контура может применяться, например, радиометрический метод с использованием жидкого сцинтиллятора.For measurements of tritium activity in a primary coolant, for example, a radiometric method using a liquid scintillator can be used.

Источники информацииInformation sources

1. Овчинников В.Ф, Голубев Л.И., Добрынин В.Д. и др. Эксплуатационные режимы водо-водяных энергетических ядерных реакторов. М., Атомиздат, 1977, 280 с.1. Ovchinnikov V.F., Golubev L.I., Dobrynin V.D. and other. Operational modes of water-cooled power nuclear reactors. M., Atomizdat, 1977, 280 p.

2. ОСТ 95 10002-95 Нормы качества воды первого и третьего контуров реакторной установки судов департамента морского транспорта Российской Федерации с водо-водяными реакторами типа КЛТ-40. Москва, 1995, 17 с.2. OST 95 10002-95 Water quality standards for the first and third circuits of the reactor installation of vessels of the Department of Maritime Transport of the Russian Federation with water-cooled reactors of the KLT-40 type. Moscow, 1995, 17 pp.

3. Ионизирующее излучение: источники и биологические эффекты. Докл. НКДАР ООН за 1982 г., Нью-Йорк: ООН, Т.1, 1982.3. Ionizing radiation: sources and biological effects. Doc. UNSCEAR for 1982, New York: UN, Vol. 1, 1982.

4. Production and emission of tritium from nuclear facilities, and the resulting problem. in: Processing of Behavior of Tritium in the Environment: San Francisco, 16-20 October, 1978. Vienna: IAEA, 1979, p.105-123.4. Production and emission of tritium from nuclear facilities, and the resulting problem. in: Processing of Behavior of Tritium in the Environment: San Francisco, October 16-20, 1978. Vienna: IAEA, 1979, p.105-123.

Claims (2)

1. Способ контроля состояния активной зоны судовой ядерной энергетической установки с водным теплоносителем, включающий измерение удельной бета-активности реперного радионуклида в пробах теплоносителя первого контура на работающем реакторе с последующей оценкой состояния активной зоны, отличающийся тем, что пробу для оценки состояния активной зоны отбирают после ионообменного фильтра при любом режиме эксплуатации реактора, а в качестве реперного радионуклида используют тритий.1. A method for monitoring the state of the active zone of a ship’s nuclear power plant with a water coolant, comprising measuring the specific beta activity of the reference radionuclide in the primary coolant samples at a working reactor, followed by an assessment of the state of the active zone, characterized in that a sample is taken to assess the state of the active zone after ion-exchange filter in any operating mode of the reactor, and tritium is used as a reference radionuclide. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что состояние активной зоны в течение кампании на каждый конкретный момент времени оценивают по выполнению следующих условий:2. The method according to claim 1, characterized in that the state of the active zone during the campaign at each particular moment in time is evaluated by fulfilling the following conditions: активная зона герметична при выполнении условияthe core is sealed when the condition
Figure 00000004
Figure 00000004
активная зона негерметична при выполнении условияthe core is leaking when the condition
Figure 00000005
Figure 00000005
гдеWhere
Figure 00000006
Figure 00000006
Ааз - активность трития, образовавшаяся в активной зоне на момент измерений, Бк;And az is the activity of tritium formed in the core at the time of measurement, Bq; AIk - измеренная активность трития в воде первого контура, Бк;A Ik is the measured activity of tritium in the water of the primary circuit, Bq; G - скорость образования трития в активной зоне, Бк/МВт·ч;G is the rate of formation of tritium in the active zone, Bq / MW · h; Q - энерговыработка, МВт·ч;Q - energy production, MW · h; Квых - коэффициент выхода трития через оболочку твэлов, для твэлов из коррозионностойкой стали составляет 0,01, а для твэлов с оболочкой из циркониевого сплава - 0,001 от всего количества под оболочкой.To o - the output coefficient of tritium through the cladding of fuel rods, for fuel rods made of corrosion-resistant steel is 0.01, and for fuel rods with a cladding of zirconium alloy - 0.001 of the total amount under the cladding.
RU2006100849/06A 2006-01-10 2006-01-10 Method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition RU2301463C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100849/06A RU2301463C1 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100849/06A RU2301463C1 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2301463C1 true RU2301463C1 (en) 2007-06-20

Family

ID=38314427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006100849/06A RU2301463C1 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2301463C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100960787B1 (en) Device for monitoring leakage of steam generator for atomic power plant and method thereof
US3712850A (en) Method for determining reactor coolant system leakage
Hugo Modeling evaporation from spent nuclear fuel storage pools: A diffusion approach
Kolstad et al. Fuel rod and core materials investigations related to LWR extended burnup operation
RU2301463C1 (en) Method for checking core of shipboard water-cooled nuclear power plant for condition
Svetlik et al. Determination of chemical forms of 14C in liquid discharges from nuclear power plants
JP2012163379A (en) Fuel assembly gamma ray measuring apparatus
Rodrigues et al. Designing a system to detect leaking in fuel elements in Brazilian Triga research reactor
Liu et al. A comprehensive study of the 14C source term in the 10 MW high-temperature gas-cooled reactor
KR101523194B1 (en) spent fuel pool subcritical monitoring system and using spent fuel spontaneous neutron source
RU2203510C2 (en) Method for checking circuit-to-circuit leak- tightness of shipboard water-cooled nuclear power plant
Liu et al. Research on Operational Intervention Levels for the “Ground” Scenario in High Temperature Gas-Cooled Reactor
Necib et al. Overview OF 14C release from irradiated zircaloys in geological disposal conditions
Lyu et al. Proposal and Validation of a Diagnosis Method of Fuel Failures in Pressurized Water Reactor Nuclear Power Plants
Nie et al. Investigation of the Fuel Element Damage Monitoring Technology in HTGRs and PWRs
Ivanov et al. Corrosion tests in water of fuel elements irradiated in the world’s first NPP reactor
Fenech A method for the characterization of fuel failure in operating PWRs
Eisenhofer et al. 2.12 Radiation-based non-invasive Monitoring Methods for Transport and Storage Casks
Orlov et al. Informativity of the Status Parameters for Fuel Rod Claddings of Transport NPPs
Yiduo et al. Research on Development of On-Line Monitoring of Fuel Damage in Nuclear Power Plant
Marino et al. Irradiation of Argentine MOX fuels: Post-irradiation results and analysis
KR950012820B1 (en) Method for detecting and correcting for isotope burn-in during long-term neutron dosimetry exposure
JPH0453397B2 (en)
Bredikhin et al. Monitoring of interloop density of a propulsion nuclear power system cooled by pressurized water
Parrat et al. Behaviour of a defective MOX fuel rod in a PWR

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200111