RU2584134C1 - Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant - Google Patents
Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584134C1 RU2584134C1 RU2014154007/07A RU2014154007A RU2584134C1 RU 2584134 C1 RU2584134 C1 RU 2584134C1 RU 2014154007/07 A RU2014154007/07 A RU 2014154007/07A RU 2014154007 A RU2014154007 A RU 2014154007A RU 2584134 C1 RU2584134 C1 RU 2584134C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- radiation
- leak
- activity
- nitrogen
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Abstract
Description
Изобретение относится к технологическому контролю ядерных энергетических установок с водяным теплоносителем и может быть использовано для обнаружения, локализации и определения величины течи теплоносителя из трубопроводов первого контура.The invention relates to the technological control of nuclear power plants with a water coolant and can be used to detect, localize and determine the magnitude of a coolant leak from pipelines of the primary circuit.
Известна система, рассмотренная в статье «Разработка системы радиационного контроля течи теплоносителя из первого контура реактора типа ВВЭР» (Гидродинамика и безопасность АЭС / Сборник тезисов докладов на отраслевой конференции «Теплофизика-99». - Обнинск, 1999).The known system considered in the article "Development of a radiation monitoring system for coolant leakage from the primary circuit of a WWER-type reactor" (Hydrodynamics and safety of NPPs / Abstracts at the industry conference "Thermophysics-99. - Obninsk, 1999).
Система включает измерительные каналы, устройства отбора и транспортировки воздушной среды из контролируемого помещения к датчикам излучения. Диагностическим признаком течи трубопровода главного циркуляционного контура с водяным теплоносителем является обнаружение в контролируемом объеме газообразных продуктов активации теплоносителя, таких как азот-13, азот-16 или фтор-18. Система с помощью устройства отбора и транспортировки воздушной среды из контролируемого объема направляет ее в детектирующий модуль. Величина активности газообразных продуктов активации в контролируемом объеме зависит от величины течи теплоносителя и мощности реактора. Обнаружение газообразного продукта активации теплоносителя в контролируемом объеме признается как факт обнаружения течи теплоносителя. Величину течи определяют исходя из измеренной объемной активности изотопа и знания его концентрации в теплоносителе.The system includes measuring channels, devices for selecting and transporting air from a controlled room to radiation sensors. A diagnostic sign of a leak in the main circulation circuit pipeline with a water coolant is the detection of gaseous products of activation of a coolant in a controlled volume, such as nitrogen-13, nitrogen-16, or fluorine-18. The system with the help of a device for selecting and transporting air from a controlled volume directs it to the detection module. The magnitude of the activity of the gaseous activation products in a controlled volume depends on the magnitude of the coolant leak and the reactor power. Detection of a gaseous product of activation of a coolant in a controlled volume is recognized as a fact of detecting a coolant leak. The leakage value is determined based on the measured volumetric activity of the isotope and knowledge of its concentration in the coolant.
Недостатком известной системы является то, что она определяет место течи трубопровода с точностью до длины контролируемого участка трубопровода, которая может достигать до 10 м. Это связано с тем, что некоторые из контролируемых изотопов имеют относительно малое время жизни (азот-16 - 7,11 с) и они распадаются в процессе транспортировки по данному трубопроводу к месту установки комплекса измерения активности.A disadvantage of the known system is that it determines the location of a pipeline leak with an accuracy of up to 10 m for the length of the controlled section of the pipeline. This is due to the fact that some of the controlled isotopes have a relatively short lifetime (nitrogen-16 - 7.11 c) and they disintegrate during transportation through this pipeline to the installation site of the activity measurement complex.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой системе является система, рассмотренная в работе «Автоматизированная система обнаружения течи теплоносителя по объемной активности аэрозолей» (Системы и оборудование радиационного и технологического контроля. Каталог продукции ООО НПП «РАДИКО», Издание 1, 2011).The closest in technical essence to the claimed system is the system considered in the work “Automated system for detecting a coolant leak by volumetric activity of aerosols” (Radiation and technological control systems and equipment. Product catalog of NPP RADIKO LLC,
Система содержит комплексы измерения объемной активности воздушной среды помещений, каждый из которых включает датчик радиоактивного излучения, модуль обработки сигналов датчика, устройство отбора и транспортировки проб воздушной среды из зоны возникновения течи к датчику и информационно-вычислительное устройство, обеспечивающее сбор, обработку, хранение и представление информации.The system contains complexes for measuring the volumetric activity of the air environment of rooms, each of which includes a radioactive radiation sensor, a module for processing sensor signals, a device for sampling and transporting air samples from the leak zone to the sensor, and an information and computing device that provides collection, processing, storage, and presentation information.
Работа системы заключается в следующем. Система производит отбор проб воздуха из контролируемого помещения и транспортировку его по длинному трубопроводу к месту установки датчиков измерения объемной активности воздуха. По результатам измерений поверхностной активности фильтра и прошедшего через него объема воздуха определяется объемная активность поступающего воздуха, и в случае статистически значимого отклонения этой активности от нормы делается вывод о наличии течи теплоносителя и проводится оценка ее величины.The operation of the system is as follows. The system takes air samples from the controlled room and transports it through a long pipeline to the installation site of sensors for measuring air volumetric activity. Based on the results of measurements of the surface activity of the filter and the volume of air passing through it, the volumetric activity of the incoming air is determined, and in the case of a statistically significant deviation of this activity from the norm, a conclusion is made about the presence of a coolant leak and its value is estimated.
Недостатком системы являются относительно большие неопределенности при определении местоположения и массового расхода течи. Система определяет местоположение течи с точностью до размера помещения, в котором устанавливается контролируемое оборудование. Погрешность определения величины течи возникает из-за отсутствия строгой зависимости между величиной течи и объемной активностью аэрозолей. Активность аэрозолей зависит от радиационного состояния активной зоны, количества твэлов с дефектными оболочками, находящимися в активной зоне, и размера дефектов. Поскольку процесс попадания продуктов деления в теплоноситель - процесс случайный, то это обстоятельство не позволяет однозначно связать суммарную объемную активность регистрируемых аэрозолей с величиной течи теплоносителя.The disadvantage of the system is the relatively large uncertainties in determining the location and mass flow rate of the leak. The system determines the location of the leak accurate to the size of the room in which the controlled equipment is installed. The error in determining the magnitude of the leak occurs due to the absence of a strict relationship between the magnitude of the leak and the volume activity of aerosols. Aerosol activity depends on the radiation state of the core, the number of fuel rods with defective cladding in the core, and the size of the defects. Since the process of fission products entering the coolant is a random process, this circumstance does not allow us to unambiguously relate the total volumetric activity of the recorded aerosols to the amount of coolant leak.
Задача изобретения состоит в устранении указанного недостатка, а именно снижении неопределенности при определении местоположения и массового расхода течи.The objective of the invention is to eliminate this drawback, namely reducing uncertainty in determining the location and mass flow rate of a leak.
Технический результат изобретения - повышение точности определения местоположения и массового расхода течи.The technical result of the invention is improving the accuracy of determining the location and mass flow rate of the leak.
Для устранения указанного недостатка в системе радиационного контроля течи трубопровода ЯЭУ с водяным теплоносителем, содержащей комплекс измерения активности анализируемой среды, включающий датчик радиоактивного излучения и устройство отбора и транспортировки анализируемой среды к датчику, и информационно-вычислительное устройство, предлагается:To eliminate this drawback in the radiation control system for a leak of a nuclear power plant pipeline with a water coolant containing a complex for measuring the activity of the analyzed medium, including a radioactive radiation sensor and a device for selecting and transporting the analyzed medium to the sensor, and an information and computing device, it is proposed:
- на каждом контролируемом участке трубопровода дополнительно установить, по крайней мере, два комплекса измерения активности анализируемой среды, включающие датчики радиоактивного излучения, которые избирательно-чувствительны к излучению азота-16;- at each controlled section of the pipeline, additionally install at least two complexes for measuring the activity of the analyzed medium, including radiation sensors that are selectively sensitive to nitrogen-16 radiation;
- датчики радиоактивного излучения расположить по всей длине трубопровода на известных расстояниях;- arrange radiation sensors along the entire length of the pipeline at known distances;
- устройства отбора и транспортировки анализируемой среды выполнить в виде патрубков, проходящих через в теплоизоляцию трубопровода;- devices for the selection and transportation of the analyzed medium to perform in the form of nozzles passing through to the thermal insulation of the pipeline;
- одни торцы патрубков вывести в подизоляционное пространство трубопровода, а другие торцы патрубков вывести к датчикам радиоактивного излучения;- bring some ends of the pipes into the insulating space of the pipeline, and bring other ends of the pipes to the radiation sensors;
- информационно-вычислительное устройство снабдить техническими средствами программного определения местоположения и массового расхода течи по совокупным показаниям задействованных комплексов измерения активности азота-16.- the information-computing device should be equipped with software for determining the location and mass flow rate of the leak according to the combined readings of the involved complexes for measuring nitrogen-16 activity.
Сущность изобретения поясняется схемой системы радиационного контроля течи теплоносителя и изображением контролируемого участка трубопровода, где приняты следующие обозначения: 1 - трубопровод; 2 - теплоизоляция; 3 - теплоноситель; 4 - подизоляционное пространство; 5 - патрубок; 6 - датчик радиоактивного излучения; 7 - кабельная линия связи; 8 - модуль обработки сигналов; 9 - информационная линия связи; 10 - информационно-вычислительное устройство.The invention is illustrated by the scheme of the radiation monitoring system for a coolant leak and the image of the monitored section of the pipeline, where the following notation: 1 - pipeline; 2 - thermal insulation; 3 - coolant; 4 - insulating space; 5 - pipe; 6 - radiation sensor; 7 - cable communication line; 8 - signal processing module; 9 - information communication line; 10 - information computing device.
Система радиационного контроля течи трубопровода ЯЭУ с водяным теплоносителем содержит, по крайней мере, три комплекса измерения активности анализируемой среды, установленных на каждом контролируемом участке трубопровода 1, устройство отбора и транспортировки анализируемой среды к датчику и информационно-вычислительное устройство 10.The radiation monitoring system for the leakage of a nuclear power plant pipeline with a water coolant contains at least three complexes for measuring the activity of the analyzed medium installed on each controlled section of the
Каждый комплекс измерения активности анализируемой среды включает датчик радиоактивного излучения 6, который избирательно-чувствителен к излучению азота-16.Each complex for measuring the activity of the analyzed medium includes a
Датчики радиоактивного излучения 6 расположены по всей длине трубопровода 1 на известных расстояниях.The
Устройства отбора и транспортировки анализируемой среды выполнены в виде патрубков 5, проходящих через в теплоизоляцию 2 трубопровода 1. Одни торцы патрубков 5 выведены в подизоляционное пространство 4 трубопровода 1, а другие торцы патрубков 5 выведены к датчикам радиоактивного излучения 6.The devices for the selection and transportation of the analyzed medium are made in the form of
Информационно-вычислительное устройство 10 снабжено техническими средствами программного определения местоположения и массового расхода течи по совокупным показаниям задействованных комплексов измерения активности азота-16.Information and
В датчиках радиоактивного излучения 6 использован эффект Вавилова-Черенкова. Датчик радиоактивного излучения 6 имеет нижний порог регистрации бета-излучения, превышающий 6,13 МэВ.In the
В модуле обработки сигналов 8 заложена функция приема сигналов от датчика радиоактивного излучения 6 и выдачи на выходе оцифрованного сигнала, пропорционального активности азота-16.The
Электрически соединяют выход датчика радиоактивного излучения 6 со входом модуля обработки сигналов 8, находящегося на удалении от датчика радиоактивного излучения 6.Electrically connect the output of the
Датчик радиоактивного излучения 6, модуль обработки сигналов 8 и кабельная линия связи 7 образуют измерительный канал системы.The
Выходы измерительных каналов соединены информационными линями связи 9 с информационно-вычислительным устройством 10.The outputs of the measuring channels are connected by
Система работает следующим образом. В качестве информативного физического признака течи трубопровода 1 в системе используется факт обнаружения в подизоляционном пространстве 4 контролируемого участка трубопровода 1 радиоактивного изотопа азота-16. Радиоактивный изотоп азота-16 образуется непосредственно в теплоносителе 3 при прохождении им активной зоны реактора при взаимодействии быстрых нейтронов с ядрами кислорода-16. Изотоп азота-16 путем бета-распада превращается обратно в кислород-16 с периодом полураспада 7,11 с. Особенностью излучения азота-16 является наличие в нем бета-частиц с очень высокой энергией, доходящей до 10,4 МэВ, что позволяет в системе использовать датчики, избирательно-чувствительные к излучению изотопа азота-16 на фоне интенсивного гамма-излучения трубопровода. При возникновении течи трубопровода перегретый пар, включающий радиоактивный азота-16, от места течи Хm распространяется в обе стороны подизоляционного пространства 4. При достижении парогазовым фронтом мест установки патрубков 5 (Х1, Х2 и Х3) часть парогазовой смеси под действием некоторого избыточного давления будет выходить из подизоляционного пространства 4 через патрубки 5 к датчикам радиоактивного излучения 6. В этих условиях бета-частицы азота-16 с энергией выше 6,13 МэВ, попадая в чувствительные объемы датчиков радиоактивного излучения 6, будут производить сигналы. Регистрация присутствия азота-16 в подизоляционном пространстве 4 принимается за факт обнаружения течи.The system operates as follows. As an informative physical sign of a leak in
Местоположение и величина массового расхода течи определяется из того, что датчики радиоактивного излучения 6 находятся на различных и известных расстояниях от места течи Хm и моменты времени регистрации азота-16 тремя датчиками различаются и зависят от величины расхода течи. Моменты времени t1, t2, t3 регистрации фиксируются и используются в качестве входных данных для вычисления параметров течи - координаты места течи и величины течи. Так как характерные времена распространения парогазового фронта вдоль подизоляционного пространства соизмеримы с периодом полураспада, Т1/2=7,11, с азота-16, то измеренные временные параметры достижения уставок корректируются введением поправок, учитывающих распад активности азота-16 при его распространении от места течи до мест установок датчиков радиоактивного излучения 6. Уточненные временные параметры
где t1<t2<t3.where t 1 <t 2 <t 3 .
Координата места течи ХT и величина течи Gm определяются соответственно по формулам 4, 5 и 6:The coordinate of the leak location X T and the leak size G m are determined respectively by
где G - массовый расход течи, кг/с;
Таким образом, использование в системе трех комплексов регистрации активности азота-16, расположенных на трубопроводе 1 на известных расстояниях, позволяет использовать время-пролетный метод определения местоположения и массового расхода течи, позволяющий удовлетворить современные требования, предъявляемые к системам контроля течи, по точности определения массового расхода течи, равной ±50%, и точности определения местоположения течи, равной ±2 м от длины контролируемого участка трубопровода 1.Thus, the use of three nitrogen-16 activity registration systems in the system located on
Техническая реализуемость предложенной системы подтверждается положительными результатами выполненных расчетов и экспериментов.The technical feasibility of the proposed system is confirmed by the positive results of the calculations and experiments.
Изобретение промышленно применимо, оно может быть использовано в ЯЭУ с водяным теплоносителем для контроля течи трубопровода.The invention is industrially applicable, it can be used in nuclear power plants with a water coolant to control pipeline leakage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154007/07A RU2584134C1 (en) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154007/07A RU2584134C1 (en) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2584134C1 true RU2584134C1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56011975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014154007/07A RU2584134C1 (en) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2584134C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100855C1 (en) * | 1995-11-03 | 1997-12-27 | Русинов Владимир Федотович | Coolant plow monitoring device for nuclear reactor |
JP2008096345A (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Hitachi Ltd | System for and method of monitoring leakage in nuclear facility |
RU82915U1 (en) * | 2008-12-18 | 2009-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Радиационный контроль. Приборы и методы" | HEAT CARRIER LEVEL DETECTION SYSTEM BY MONITORING AEROSOL ACTIVITY IN NPP ROOMS (OPTIONS) |
RU120276U1 (en) * | 2012-05-12 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-сервисный центр диагностики оборудования АЭС НИКИЭТ" | ACOUSTIC CONTROL SYSTEM FOR NPP PIPELINES |
-
2014
- 2014-12-30 RU RU2014154007/07A patent/RU2584134C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100855C1 (en) * | 1995-11-03 | 1997-12-27 | Русинов Владимир Федотович | Coolant plow monitoring device for nuclear reactor |
JP2008096345A (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Hitachi Ltd | System for and method of monitoring leakage in nuclear facility |
RU82915U1 (en) * | 2008-12-18 | 2009-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Радиационный контроль. Приборы и методы" | HEAT CARRIER LEVEL DETECTION SYSTEM BY MONITORING AEROSOL ACTIVITY IN NPP ROOMS (OPTIONS) |
RU120276U1 (en) * | 2012-05-12 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-сервисный центр диагностики оборудования АЭС НИКИЭТ" | ACOUSTIC CONTROL SYSTEM FOR NPP PIPELINES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103928068B (en) | The system and method for quantitative measurement PWR nuclear power plant primary Ioops coolant slip | |
JP4755061B2 (en) | Nuclear facility leakage monitoring system and leakage monitoring method thereof | |
CN203070790U (en) | System for quantitatively measuring coolant leakage rate of primary loop of pressurized water reactor nuclear power plant | |
Le Corre et al. | Measurements of local two-phase flow parameters in fuel bundle under BWR operating conditions | |
CN104332198A (en) | Radioactive nuclide gamma activity online measuring system | |
CN108267186A (en) | A kind of method that pipeline flow is measured using positron annihilation technology | |
US3818231A (en) | N-16 nuclear reactor coolant flow rate measuring system | |
CN109712727A (en) | A kind of main steam line Radiation monitoring method and device | |
KR100960787B1 (en) | Device for monitoring leakage of steam generator for atomic power plant and method thereof | |
CN103730173B (en) | A kind of judge to let out under nuclear power plant reactor the method in fission product source in pipeline | |
Kim et al. | Advanced thermal fluid leakage detection system with machine learning algorithm for pipe-in-pipe structure | |
CN108802792B (en) | Device and method for measuring radioactive inert gas | |
RU2584134C1 (en) | Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant | |
CN104849742A (en) | Alpha and beta particle activity detection device | |
Singh et al. | Steam leak detection in advance reactors via acoustics method | |
JP2014228362A (en) | Nuclear fuel subcriticality measuring and monitoring system and method | |
JP2010133832A (en) | Device and system for monitoring radiation | |
Hanus et al. | Radioisotpe measurement of two-phase flow in pipeline using conditional averaging of signal | |
JP2017049012A (en) | Nuclear reactor instrumentation system and nuclear reactor | |
Filliatre et al. | In vessel detection of delayed neutron emitters from clad failure in sodium cooled nuclear reactors: Information treatment | |
WO2010133875A1 (en) | Sand monitor | |
JP2010175362A (en) | Moisture detecting method and apparatus | |
Tait et al. | Determination of void fraction in wet-gas vertical flows via differential pressure measurement | |
JPH09264984A (en) | Out-of-core instrumentation apparatus and method therefor | |
CN203631139U (en) | Device for judging source of fission product in reactor drainage pipeline of nuclear power plant |