RU2594173C2 - Device for controlling accuracy of installation of fuel assemblies in nuclear reactor - Google Patents

Device for controlling accuracy of installation of fuel assemblies in nuclear reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2594173C2
RU2594173C2 RU2015136357/07A RU2015136357A RU2594173C2 RU 2594173 C2 RU2594173 C2 RU 2594173C2 RU 2015136357/07 A RU2015136357/07 A RU 2015136357/07A RU 2015136357 A RU2015136357 A RU 2015136357A RU 2594173 C2 RU2594173 C2 RU 2594173C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
fuel
plane
nuclear reactor
radiation source
Prior art date
Application number
RU2015136357/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015136357A (en
Inventor
Сергей Константинович Манкевич
Любовь Леонидовна Филичкина
Лидия Викторовна Чувствина
Original Assignee
Сергей Константинович Манкевич
Любовь Леонидовна Филичкина
Лидия Викторовна Чувствина
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 Сергей Константинович Манкевич, Любовь Леонидовна Филичкина, Лидия Викторовна Чувствина filed Critical Сергей Константинович Манкевич
Priority to RU2015136357/07A priority Critical patent/RU2594173C2/en
Publication of RU2015136357A publication Critical patent/RU2015136357A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2594173C2 publication Critical patent/RU2594173C2/en

Links

Images

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)

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to nuclear power engineering and is intended for real-time monitoring of accuracy of installation of fuel assemblies in VVER, RBMK nuclear reactor core. Device comprising an optical radiation source, also comprises a reference reflector, which enables to test and calibrate measurement process in absolute values of measured heights. Device is based on optical and electronic equipment, which allow operation in conditions of reactor core, and provides complete automation of measurement process and scanning of loading zone of nuclear reactor.
EFFECT: technical result is higher accuracy of determining height (elevation marks) of upper platforms of fuel assemblies directly in nuclear reactor by contactless method, faster measurements, increased accuracy and reliability of obtained measurement results.
7 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и ядерной энергетике и предназначено для осуществления контроля установки сборок из тепловыделяющих элементов (тепловыделяющих сборок) в ядерном реакторе типа ВВЭР. Предлагаемое устройство представляет собой специализированный оптикоэлектронный бесконтактный измеритель пространственных координат положения верхних частей площадок (головок) сборок тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), расположенных в зоне загрузки ядерного реактора типа ВВЭР-1000 во время выполнения операций первичной загрузки сборок ТВЭЛ. Устройство предназначено также для полуавтоматического дистанционного бесконтактного измерения уровня верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов первого и второго годов выработки относительно новых устанавливаемых тепловыделяющих элементов. Измерение уровней верхних площадок сборок ТВЭЛ необходимо для выявления кассет ТВЭЛ, которые после загрузки имеют уровни, выступающие за пределы допустимого, и могут быть раздавлены после установки верхней защитной крышки (блока защитных труб). После выявления указанных сборок ТВЭЛ, имеющих недопустимый уровень положения верхних площадок, специальным устройством ядерного реактора осуществляется дополнительная переустановка данных сборок ТВЭЛ, до достижения допустимого уровня разброса высот положения площадок сборок ТВЭЛ, и повторный контроль уровней площадок установленных ТВЭЛ с помощью предлагаемого устройства. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение безопасности и надежности сборки ТВЭЛ и эксплуатации активной зоны ядерного реактора.The invention relates to measuring equipment and nuclear energy and is intended to monitor the installation of assemblies of fuel elements (fuel assemblies) in a nuclear reactor of the WWER type. The proposed device is a specialized optical-electronic non-contact measuring device for the spatial coordinates of the position of the upper parts of the sites (heads) of assemblies of fuel elements (TVEL) located in the loading zone of a nuclear reactor of the WWER-1000 type during the initial loading operations of fuel assemblies. The device is also intended for semi-automatic remote non-contact level measurement of the upper areas of the assemblies of the fuel elements of the first and second years of production of relatively new installed fuel elements. The measurement of the levels of the upper areas of the fuel assemblies is necessary to identify the fuel assemblies, which after loading have levels that are beyond the acceptable range and can be crushed after the installation of the upper protective cover (protective tube block). After identifying the specified assemblies of the fuel elements having an unacceptable level position of the upper sites, a special device of the nuclear reactor additionally reinstalls the data of the assemblies of the fuel elements to achieve an acceptable level of height dispersion of the sites of the assemblies of the fuel elements, and re-checks the site levels of the installed fuel elements using the proposed device. Thus, the proposed device provides improved safety and reliability of the assembly of the fuel rod and operation of the active zone of a nuclear reactor.

Длительное время после создания ядерных реакторов контроль установки сборок ТВЭЛ осуществлялся контактным методом с помощью специального металлического измерительного щупа, установленного на вертикальной штанге, положение которого управлялось дистанционно оператором ядерного реактора. Данный метод контроля установки сборок ТВЭЛ характеризуется целым рядом недостатков. Основным недостатком данного метода контроля является низкая точность измерения уровней высот площадок сборок ТВЭЛ, что обусловлено прежде всего большой длиной штанги щупа, составляющей порядка 5 метров, и малой величиной требуемой точности определения положения высот площадок сборок ТВЭЛ, составляющей порядка 1,5-2 миллиметра. Длина щуповой штанги порядка 5 метров обусловлена глубиной бассейна ядерного реактора, составляющей 5 метров. При длине измерительного инструмента (линейки) в 5 метров невозможно обеспечить высокую точность определения изменения высот в 2 миллиметра. Низкая точность измерения уровней высот площадок сборок ТВЭЛ обусловлена также самим контактным методом измерения, при котором невозможно точно определить факт достижения контакта измерительного щупа с контролируемой поверхностью (площадкой сборки ТВЭЛ) при дистанционном управлении измерительным механизмом в ядерном реакторе. К другим недостаткам известного метода контроля установки сборок ТВЭЛ следует отнести большую сложность и трудоемкость данного метода, а также большую длительность времени осуществления контроля всей сборки ТВЭЛ в ядерном реакторе. Для осуществления контроля всей сборки ТВЭЛ в ядерном реакторе оператору необходимо дистанционно с помощью специальных механизмов нацелить и установить измерительный щуп последовательно на каждой из 163 кассет ТВЭЛ в ядерном реакторе. (для реактора ВВЭР общее число сборок ТВЭЛ 200-450). При установке измерительного щупа на каждую кассету ТВЭЛ осуществляется прицеливание и контроль точности установки щупа, контроль достижения контакта щупа с площадкой сборки ТВЭЛ, измерение длины штанги щупа в состоянии контакта и регистрация полученной информации для каждой конкретной кассеты ТВЭЛ. Указанные операции являются весьма сложными и трудоемкими и требуют большого времени для получения надежных и достоверных результатов. Таким образом, к недостаткам известного контактного метода контроля установки сборок ТВЭЛ следует отнести низкую точность измерений, большое время проведения измерений (низкое быстродействие) и большую сложность и трудоемкость при проведении измерений.For a long time after the creation of nuclear reactors, the installation of TVEL assemblies was controlled by the contact method using a special metal measuring probe mounted on a vertical rod, the position of which was controlled remotely by the operator of the nuclear reactor. This method of controlling the installation of TVEL assemblies is characterized by a number of disadvantages. The main disadvantage of this control method is the low accuracy of measuring the height levels of the fuel assembly assemblies, which is primarily due to the large probe rod length of about 5 meters and the small accuracy required to determine the height position of the fuel assembly assemblies, which is about 1.5-2 mm. The length of the probe rod is about 5 meters due to the depth of the pool of a nuclear reactor, which is 5 meters. With the length of the measuring tool (ruler) of 5 meters, it is impossible to ensure high accuracy in determining changes in heights of 2 millimeters. The low accuracy of measuring the height levels of the fuel assembly assemblies is also due to the contact measurement method itself, in which it is impossible to accurately determine the fact that the probe reached contact with the controlled surface (fuel assembly assembly) when the measuring mechanism is remotely controlled in a nuclear reactor. Other disadvantages of the known method for controlling the installation of fuel assemblies should include the greater complexity and complexity of this method, as well as the long duration of monitoring the entire assembly of fuel elements in a nuclear reactor. To monitor the entire assembly of the fuel elements in a nuclear reactor, the operator must remotely use special mechanisms to aim and install a measuring probe in series on each of the 163 fuel elements in the nuclear reactor. (for the WWER reactor, the total number of TVEL assemblies is 200-450). When a measuring probe is installed on each TVEL cartridge, aiming and accuracy control of the probe installation are carried out, the probe reaches contact with the fuel assembly assembly, measuring the length of the probe rod in the contact state and recording the information received for each specific TVEL cartridge. These operations are very complex and time-consuming and require a lot of time to obtain reliable and reliable results. Thus, the disadvantages of the known contact method for controlling the installation of TVEL assemblies include low measurement accuracy, a long measurement time (low speed), and greater complexity and laboriousness when conducting measurements.

Известны устройства для контроля топливных сборок ТВЭЛ по патентам США [1], Франции [2], содержащие блоки для крепления и перемещения сборок ТВЭЛ, штангу для крепления и перемещения измерительных элементов, в качестве которых применяются датчики электрического типа. К недостаткам данных устройств следует отнести невысокую точность измерения электрическими датчиками линейных размеров протяженных объектов. Известно устройство для контроля топливных сборок ядерного реактора по патенту РФ №2092917 [3], содержащее блоки для крепления и перемещения сборок ТВЭЛ, средства для перемещения вдоль ТВЭЛ модуля с измерительными датчиками индукционного типа. К недостаткам данного устройства следует отнести невысокую точность измерений, обусловленную низкой точностью измерений с помощью индукционных датчиков.Known devices for monitoring fuel assemblies of fuel elements according to US patents [1], France [2], containing blocks for mounting and moving assemblies of fuel elements, a rod for mounting and moving measuring elements, which are used electric type sensors. The disadvantages of these devices include the low accuracy of measurement of the linear dimensions of extended objects by electric sensors. A device for monitoring fuel assemblies of a nuclear reactor according to the patent of the Russian Federation No. 2092917 [3], containing blocks for mounting and moving assemblies of fuel elements, means for moving along the fuel element module with measuring sensors of induction type. The disadvantages of this device include the low measurement accuracy due to the low accuracy of measurements using induction sensors.

В качестве прототипа выбрано наиболее близкое по технической сущности и решаемой задаче устройство по авторскому свидетельству СССР №1467396 [4]. Данное устройство-прототип представляет собой лазерную щуповую головку и предназначено для осуществления измерений размеров изделий бесконтактным методом. Устройство содержит вертикальную несущую штангу, на конце которой укреплена собственно щуповая измерительная головка. Вертикальная штанга содержит блоки (средства) перемещения в горизонтальном и вертикальном направлениях. Щуповая головка содержит лазер, отражательные и полупрозрачные зеркала, образующие интерферометр Майкельсона, фотоприемник, усилитель, объектив, концевые контактные датчики, блок вычислений для счета интерференционных полос, два вогнутых полупрозрачных зеркала, образующих пассивный резонатор. Работа данного устройства основана на формировании с помощью пассивного резонатора гауссовых лазерных пучков для подсвета поверхности измеряемого или контролируемого объекта. Далее отраженное от объекта лазерное излучение фокусируется на входе фотоприемника, где образует спекл структуру от диффузно отражающей поверхности объекта. При перемещении щуповой головки перпендикулярно поверхности объекта происходит изменение размеров элементов спекл структуры. При этом в момент достижения максимума среднего размера спеклов выносится заключение о нахождении (или совпадении) поверхности исследуемой детали с фокальной плоскостью объектива, проектирующего лазерное излучение на поверхность объекта. Таким образом, лазерная щуповая головка является индикатором нахождения поверхности объекта на некотором фиксированном расстоянии от собственно штанги, на которой закреплена данная щуповая головка. Собственно измерение абсолютного положения поверхности исследуемого объекта от некоторой базовой поверхности осуществляется посредством несущей штанги, которая, по-видимому, снабжена собственными мерными делениями и средствами измерения. К недостаткам данного устройства следует отнести следующие факторы, препятствующие также и применению данного устройства для работы в составе ядерного реактора. Данное устройство характеризуется низкой точностью измерений вследствие сильной зависимости точности определения положения поверхности объекта в фокальной плоскости объектива от настройки и юстировки интерферометра Майкельсона и зеркал пассивного резонатора, которые в процессе работы подвержены разъюстировкам, вследствие влияния различных факторов, например, вибрации и слабым ударам при касании или перемещении щупа. Необходимо отметить низкую точность определения максимального (!) среднего размера спеклов, которые также зависят от точности настройки освещающего пучка лазерного излучения. Следует отметить невозможность работы некоторых элементов данного устройства в условиях радиационного излучения в составе ядерного реактора. К таким элементам относятся полупроводниковые фотоприемники, некоторые типы лазеров и вычислительных средств. Как недостаток данного устройства следует отметить его большую сложность, требующую специальной подготовки к работе в части юстировки его оптической схемы, а также большую трудоемкость и большую длительность осуществления измерений (низкое быстродействие), вследствие необходимости перемещения щуповой головки для поиска момента совпадения поверхности объекта с фокальной плоскостью объектива, которое определяется и индицируется по изменению спекл структуры отраженного лазерного излучения. Следует отметить также еще один недостаток данного устройства, связанный с самим принципом функционирования и сложностью устройства. Это низкая надежность, низкая достоверность и доверительность получаемой информации. В условиях ответственной работы, связанной с определением координат высотных отметок сборок ТВЭЛ в ядерном реакторе, доверие к информации, полученной на основе анализа интерферограммы или сложной спекл структуры, является, по-видимому, очень низким, что не позволяет использовать данное устройство для работы в ядерном реакторе.As a prototype, the device closest in technical essence and problem to be solved was selected according to the USSR copyright certificate No. 1467396 [4]. This prototype device is a laser stylus and is designed to measure the dimensions of products using the non-contact method. The device comprises a vertical support rod, at the end of which the probe probe itself is mounted. The vertical rod contains blocks (means) of movement in the horizontal and vertical directions. The probe head contains a laser, reflective and translucent mirrors forming a Michelson interferometer, a photodetector, an amplifier, a lens, end contact sensors, a calculation unit for counting interference fringes, two concave translucent mirrors forming a passive resonator. The operation of this device is based on the formation of a Gaussian laser beam using a passive resonator to illuminate the surface of a measured or controlled object. Further, the laser radiation reflected from the object is focused at the input of the photodetector, where it forms a speckle structure from the diffusely reflecting surface of the object. When moving the stylus head perpendicular to the surface of the object, there is a change in the size of the speckle structure elements. In this case, at the time of reaching the maximum average speckle size, a conclusion is drawn on finding (or matching) the surface of the part under study with the focal plane of the lens projecting laser radiation onto the surface of the object. Thus, the laser stylus is an indicator of the surface of the object at a certain fixed distance from the actual rod on which this stylus is mounted. Actually, the measurement of the absolute position of the surface of the investigated object from a certain base surface is carried out by means of a support rod, which, apparently, is equipped with its own dimensional divisions and measuring instruments. The disadvantages of this device include the following factors, which also impede the use of this device for operation as part of a nuclear reactor. This device is characterized by low measurement accuracy due to the strong dependence of the accuracy of determining the position of the surface of the object in the focal plane of the lens on the settings and alignment of the Michelson interferometer and passive resonator mirrors, which during operation are subject to misalignment due to the influence of various factors, for example, vibration and weak shocks when touched or moving the probe. It should be noted the low accuracy of determining the maximum (!) Average speckle size, which also depends on the accuracy of the tuning of the illuminating laser beam. It should be noted the impossibility of the operation of some elements of this device under radiation conditions in a nuclear reactor. These elements include semiconductor photodetectors, some types of lasers and computing tools. As a drawback of this device, it should be noted its great complexity, which requires special preparation for work in terms of adjusting its optical design, as well as the greater complexity and length of measurement (low speed), due to the need to move the probe head to find the moment the surface of the object coincides with the focal plane the lens, which is determined and indicated by the change in the speckle structure of the reflected laser radiation. It should also be noted another drawback of this device associated with the very principle of operation and the complexity of the device. This is low reliability, low reliability and confidence of the information received. In conditions of responsible work related to determining the coordinates of the elevations of fuel assemblies in a nuclear reactor, the credibility of the information obtained based on the analysis of an interferogram or complex speckle structure is apparently very low, which does not allow the use of this device for operation in nuclear the reactor.

Таким образом, существующие методы и средства не позволяют обеспечить при контроле положений площадок сборок ТВЭЛ высокую точность измерений, высокое быстродействие и одновременно высокую надежность, достоверность и доверительность получаемой информации. Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, создание устройства для контроля уровней верхних площадок сборок ТВЭЛ в ядерном реакторе, обеспечивающего при бесконтактном методе измерений высокую точность измерений, высокое быстродействие, а также высокую достоверность, надежность и доверительность получаемой информации. Достигаемым новым техническим результатом является увеличение точности определения координат площадок сборок ТВЭЛ в ядерном реакторе, увеличение быстродействия при бесконтактном методе измерений, увеличение надежности и достоверности получаемой информации.Thus, the existing methods and means do not allow to ensure high accuracy of measurements, high speed and at the same time high reliability, reliability and confidence of the received information when controlling the positions of the TVEL assembly sites. The aim of this invention is to eliminate these drawbacks, the creation of a device for monitoring the levels of the upper sites of the assemblies of the fuel elements in a nuclear reactor, providing with a non-contact measurement method, high measurement accuracy, high speed, as well as high reliability, reliability and confidence of the information received. Achievable new technical result is an increase in the accuracy of determining the coordinates of the fuel assembly assemblies in a nuclear reactor, an increase in speed with a non-contact measurement method, and an increase in the reliability and reliability of the information received.

Указанный технический результат достигается следующим.The specified technical result is achieved as follows.

1. В устройстве, содержащем источник оптического излучения, установленный посредством кронштейна на первой вертикальной штанге в ее нижней части, снабженной блоками перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, установленными на горизонтальной несущей штанге, введены передающая телевизионная камера, блок обработки телевизионных сигналов, блок формирования оптической диаграммы направленности, расположенный на оптической оси источника оптического излучения и оптически связанный с выходом источника оптического излучения, вторая вертикальная штанга с блоками перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях. установленными на горизонтальной несущей штанге и эталонная отражательная пластина, установленная на нижнем конце второй вертикальной штанги, плоскость эталонной отражательной пластины параллельна плоскости верхних площадок тепловыделяющих элементов, при этом передающая телевизионная камера установлена на нижнем конце первой вертикальной штанги на фиксированном расстоянии от источника оптического излучения, угол между оптической осью передающей телевизионной камеры и нормалью к плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов составляет величину от нуля до 45 градусов, угол между оптической осью источника оптического излучения и нормалью к плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов составляет величину от 60 до 30 градусов, оптические оси передающей телевизионной камеры и источника оптического излучения находятся в одной плоскости, перпендикулярной плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов, причем указанные оптические оси пересекаются в точке, находящейся в плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов, блок обработки телевизионных сигналов расположен вне рабочей зоны ядерного реактора и связан с выходом передающей телевизионной камеры электрическим кабелем.1. In a device containing an optical radiation source mounted by means of a bracket on a first vertical rod in its lower part, equipped with vertical and horizontal moving units mounted on a horizontal support rod, a transmitting television camera, a television signal processing unit, an optical forming unit are introduced radiation pattern located on the optical axis of the optical radiation source and optically coupled to the output of the optical radiation source , the second vertical rod with blocks of movement in the vertical and horizontal directions. mounted on a horizontal support rod and a reference reflective plate mounted on the lower end of the second vertical rod, the plane of the reference reflective plate is parallel to the plane of the upper areas of the fuel elements, while the transmitting television camera is mounted on the lower end of the first vertical rod at a fixed distance from the optical radiation source, the angle between the optical axis of the transmitting television camera and the normal to the plane of the upper sites of the assemblies fuel elements is a value from zero to 45 degrees, the angle between the optical axis of the optical radiation source and the normal to the plane of the upper areas of the assemblies of the fuel elements is from 60 to 30 degrees, the optical axes of the transmitting television camera and the optical radiation source are in the same plane perpendicular to the upper plane sites of assemblies of fuel elements, wherein said optical axes intersect at a point located in the plane of the upper assemblies of fuel elements cops, the television signal processing unit is located outside the working area of the nuclear reactor and is connected to the output of the transmitting television camera by an electric cable.

2. В устройстве по пункту 1 передающая телевизионная камера и источник оптического излучения с блоком формирования оптической диаграммы направленности помещены в водонепроницаемые боксы, снабженные оптическими иллюминаторами.2. In the device according to paragraph 1, the transmitting television camera and the optical radiation source with the optical beam forming unit are placed in waterproof boxes equipped with optical portholes.

3. В устройстве по пункту 1 источник оптического излучения выполнен на основе последовательно установленных на оптической оси рефлектора, лампы накаливания и конденсора.3. In the device according to paragraph 1, the optical radiation source is made on the basis of a reflector, an incandescent lamp, and a condenser installed sequentially on the optical axis.

4. В устройстве по пункту 1 блок обработки телевизионных сигналов содержит последовательно соединенные блок выделения телевизионной строки и блок определения промежутка времени смещения импульса видеосигнала от начала телевизионной строки.4. In the device according to claim 1, the television signal processing unit comprises a series-connected television line highlighting unit and a unit for determining a time period of the shift of the video signal pulse from the beginning of the television line.

5. В устройстве по пункту 1 блок формирования оптической диаграммы направленности содержит последовательно установленные на оптической оси оптическую диафрагму и формирующий объектив.5. In the device according to paragraph 1, the optical beamforming unit comprises an optical diaphragm and a forming lens sequentially mounted on the optical axis.

6. В устройстве по пункту 1 источник оптического излучения выполнен на основе инжекционного полупроводникового лазера, помещенного в бокс, предохраняющий от радиационного излучения ядерного реактора.6. In the device according to claim 1, the optical radiation source is made on the basis of an injection semiconductor laser placed in a box protecting from radiation from a nuclear reactor.

7. В устройстве по пункту 5 оптическая диафрагма выполнена на основе матричного управляемого модулятора света.7. In the device according to paragraph 5, the optical diaphragm is made on the basis of a matrix controlled light modulator.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства в составе ядерного реактора. На фиг. 2 приведена схема, иллюстрирующая метод измерений, используемый в предлагаемом устройстве.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device as part of a nuclear reactor. In FIG. 2 is a diagram illustrating the measurement method used in the proposed device.

На фиг. 3 приведена схема изображения, регистрируемого передающей телевизионной камерой предлагаемого устройства.In FIG. 3 shows a diagram of an image recorded by a transmitting television camera of the proposed device.

На фиг. 4 приведена схема варианта расположения передающей телевизионной камеры 12, при котором угол (бетта) между оптической осью телекамеры и нормалью к плоскости верхних площадок ТВЭЛ составляет порядка 45-60 градусов.In FIG. Figure 4 shows a diagram of the location of the transmitting television camera 12, in which the angle (betta) between the optical axis of the camera and the normal to the plane of the upper areas of the fuel elements is about 45-60 degrees.

На фиг. 5 приведена блок-схема источника оптического излучения и блока формирования оптической диаграммы направленности в данном устройстве.In FIG. 5 shows a block diagram of an optical radiation source and an optical radiation pattern forming unit in this device.

На фиг. 6 и фиг. 7 приведены осциллограммы видеосигналов, полученные при испытаниях экспериментального образца предлагаемого устройства.In FIG. 6 and FIG. 7 shows the waveforms of the video signals obtained by testing an experimental sample of the proposed device.

На фиг. 8 приведена схема (чертеж) установки сборок ТВЭЛ в зоне загрузки ядерного реактора - вид сверху со стороны верхней площадки ядерного реактора. Изображенная на данном фиг. 8 плоскость верхних площадок сборок ТВЭЛ обозначена позицией 11 на фиг. 1. Мелкими цифрами обозначены номера отдельных сборок (кассет) ТВЭЛ в отдельных секторах зоны загрузки ядерного реактора. Верхние площадки (головки) сборок ТВЭЛ имеют форму шестиугольника.In FIG. Figure 8 shows the diagram (drawing) of the installation of fuel assembly assemblies in the loading zone of a nuclear reactor - a top view from the side of the upper site of the nuclear reactor. Depicted in this FIG. 8, the plane of the upper sites of the fuel assembly assemblies is indicated by 11 in FIG. 1. Small numbers indicate the numbers of individual assemblies (cassettes) of fuel elements in individual sectors of the loading zone of a nuclear reactor. The upper areas (heads) of the fuel assemblies are in the form of a hexagon.

Блок-схема на фиг. 1 содержит следующие элементы.The block diagram of FIG. 1 contains the following elements.

1. Источник оптического излучения.1. The source of optical radiation.

2. Первая вертикальная штанга.2. The first vertical bar.

3. Блок перемещения первой вертикальной штанги в вертикальном направлении.3. The block for moving the first vertical rod in the vertical direction.

4. Блок перемещения первой вертикальной штанги в горизонтальном направлении.4. The block moving the first vertical rod in the horizontal direction.

5. Горизонтальная несущая штанга.5. Horizontal support bar.

6. Ядерный реактор в разрезе.6. Nuclear reactor in section.

7. Уровень воды, заполняющей ядерный реактор.7. The level of water filling the nuclear reactor.

8. Кронштейн для крепления источника оптического излучения и передающей телевизионной камеры на первой вертикальной штанге.8. Bracket for attaching the optical radiation source and the transmitting television camera to the first vertical rod.

9. Сборка тепловыделяющих элементов ядерного реактора, далее называемая кассетой ТВЭЛ, или просто ТВЭЛ. Данные кассеты ТВЭЛ установлены рядами в ядерном реакторе. (см. схему установки кассет ТВЭЛ фиг. 8).9. The assembly of the fuel elements of a nuclear reactor, hereinafter referred to as the TVEL cassette, or simply the TVEL. These TVEL cassettes are installed in rows in a nuclear reactor. (see the installation diagram of the TVEL cassettes of Fig. 8).

10. Верхняя площадка одного из ТВЭЛ 9 (сборки ТВЭЛ).10. The upper platform of one of the fuel elements 9 (assembly of the fuel elements).

11. Плоскость расположения верхних площадок ТВЭЛ.11. The plane of the upper areas of the fuel elements.

Далее указаны вновь введенные элементы.The following are the newly entered items.

12. Передающая телевизионная камера.12. Transmitting television camera.

13. Блок обработки телевизионных сигналов.13. The processing unit of the television signals.

14. Блок формирования оптической диаграммы направленности.14. The block forming the optical radiation pattern.

15. Вторая вертикальная штанга.15. The second vertical bar.

16. Блок перемещения второй вертикальной штанги в вертикальном направлении.16. The block moving the second vertical rod in the vertical direction.

17. Блок перемещения второй вертикальной штанги в горизонтальном направлении.17. The block moving the second vertical rod in the horizontal direction.

18. Эталонная отражательная пластина.18. Reference reflective plate.

19, 20. Водонепроницаемые боксы.19, 20. Waterproof boxes.

На фиг. 5 приведена совместная блок-схема источника оптического излучения и блока формирования оптической диаграммы направленности, где обозначены следующие элементы:In FIG. 5 shows a joint block diagram of an optical radiation source and an optical radiation pattern forming unit, where the following elements are indicated:

33. Рефлектор.33. The reflector.

34. Оптическая лампа накаливания.34. Optical incandescent lamp.

35. Конденсор.35. Capacitor.

36 Оптическая диафрагма.36 Optical aperture.

37. Формирующий объектив.37. Formative lens.

Принцип действия устройства заключается в следующем.The principle of operation of the device is as follows.

Основным рабочим элементом ядерного реактора поз. 6 на фиг. 1 являются сборки тепловыделяющие (название по ГОСТу), состоящие из тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), называемые также кассетами тепловыделяющих элементов. Далее используется термин кассета ТВЭЛ или просто тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ), под которым подразумевается сборка ТВЭЛ в виде отдельной кассеты.The main working element of a nuclear reactor pos. 6 in FIG. 1 are fuel assemblies (name according to GOST), consisting of fuel elements (fuel elements), also called fuel element cartridges. Further, the term TVEL cassette or simply a fuel element (TVEL) is used, which means the assembly of a fuel rod in the form of a separate cartridge.

Тепловыделяющие элементы (кассеты ТВЭЛ) 9 устанавливаются в рабочей зоне ядерного реактора 6 в виде эквидистантно расположенных кассетных сборок (см. фиг. 1 поз. 9-21, и фиг. 8). Верхние площадки 10 ТВЭЛ в стандартном рабочем состоянии должны располагаться в некоторой условной плоскости 11. Отклонение высоты площадок ТВЭЛ 10 от указанной плоскости 11 не должно превышать некоторую фиксированную заданную малую величину порядка 1-1,5 миллиметров. В противном случае после установки верхней крышки реактора в процессе эксплуатации в кассете ТВЭЛ, площадка которой выступает за указанные пределы, могут возникнуть излишние напряжения, способные вызвать аварийную ситуацию. Задачей предлагаемого устройства является оперативное измерение высот верхних площадок ТВЭЛ в собственной системе координат ядерного реактора и определение кассет ТВЭЛ, площадки которых выступают за указанные допустимые пределы разброса по высоте от заданного уровня высотных координат. Измерение уровней (координат) верхних площадок ТВЭЛ осуществляется с помощью данного устройства сразу после первичной установки кассет ТВЭЛ при загрузке ядерного реактора, а также после дополнительной переустановки кассет ТВЭЛ с выступающими по высоте площадками для окончательного контроля установленных ТВЭЛ. Измерение координат площадок 10 ТВЭЛ 9 осуществляется с помощью измерительной части предлагаемого устройства, которая состоит из источника оптического излучения поз. 1, блока формирования оптической диаграммы направленности 14 и передающей телевизионной камеры 12, размещенных и укрепленных в нижней части первой вертикальной штанги 2. Указанная измерительная часть устройства располагается внутри ядерного реактора в непосредственной близости от плоскости расположения верхних площадок ТВЭЛ 9, но непосредственно не контактирует с ними. Рабочее пространство ядерного реактора заполнено водой до уровня 7, показанного на фиг. 1. Поэтому передающая телевизионная камера 12 и источник оптического излучения 1 с блоком формирования оптической диаграммы направленности 14 помещены в специальные водонепроницаемые боксы 19, 20. Источник оптического излучения 1 совместно с блоком формирования 14 формируют оптический пучок излучения специальной конфигурации, подсвечивающий плоскость верхних площадок ТВЭЛ 11. Передающая телевизионная камера 12 регистрирует изображение верхней площадки ТВЭЛ 10, которая в данный момент подсвечена пучком оптического излучения специальной формы. Далее видеосигнал с выхода передающей телевизионной камеры 12 по специальному кабелю передается в блок обработки телевизионных сигналов 13, находящийся вне рабочей зоны ядерного реактора. После обработки полученного видеосигнала в блоке обработки 13 формируется информация о координатах высоты наблюдаемой в этот момент времени площадки ТВЭЛ в системе координат ядерного реактора. Эта информация запоминается и выдается потребителю на центральный пульт управления ядерным реактором. Оптическая ось передающей телевизионной камеры 12 направлена по нормали к плоскости 11 расположения верхних площадок ТВЭЛ. В процессе измерения координат площадок ТВЭЛ оптическая ось передающей телевизионной камеры 12 направлена примерно в центр соответствующей площадки ТВЭЛ. Первая вертикальная штанга 2 служит для обеспечения перемещения измерительной части устройства над плоскостью расположения верхних площадок ТВЭЛ в горизонтальном направлении - в плоскости рисунка фиг. 1 от кассеты ТВЭЛ 9 до кассеты ТВЭЛ 21, которая является крайней кассетой в этом ряду. В перпендикулярном направлении перемещение измерительной части устройства осуществляется с помощью горизонтальной несущей штанги 5, которая перемещается по специальным направляющим 23, 24 линейными электродвигателями перемещения горизонтальной штанги. (на фиг. 1 не показаны). Перемещение вертикальной штанги 2 в горизонтальном направлении осуществляется с помощью блока перемещения 4, который укреплен на горизонтальной штанге 5 и имеет возможность с помощью специальных электродвигателей перемещаться вдоль направления горизонтальной несущей штанги 5. Таким образом, вертикальная штанга 2 имеет возможность перемещаться над плоскостью расположения верхних площадок ТВЭЛ 11 в двух перпендикулярных направлениях и нацеливать оптическую ось передающей телевизионной камеры 12 на любую площадку ТВЭЛ. Перемещение в горизонтальном направлении (в плоскости рисунка фиг. 1) осуществляется с помощью блока перемещения 4, а перемещение в перпендикулярном направлении осуществляется с помощью перемещения в этом направлении самой горизонтальной несущей штанги 5. Блок перемещения 3 вертикальной штанги 2 позволяет перемещать указанную штангу вверх, или вниз и, соответственно, позволяет приближать или удалять телевизионную передающую камеру 12 к плоскости расположения верхних площадок ТВЭЛ 11. Таким образом, блоки перемещения 3 и 4 связаны по своему положению непосредственно с горизонтальной несущей штангой 5., которая выполняет роль измерительной базы для первой вертикальной штанги 2 и закрепленной на ней измерительной части устройства. Собственно процесс измерения координат верхних площадок ТВЭЛ осуществляется следующим образом. Источник оптического излучения 1 совместно с блоком формирования оптической диаграммы направленности 14 формируют остронаправленный щелевой (ножевой) подсвечивающий световой пучок, который при падении на площадку сборки ТВЭЛ 10 образует узкую световую полосу. Передающая телевизионная камера 12 формирует и регистрирует изображение верхней площадки данной освещаемой ТВЭЛ совместно с указанной сформированной на поверхности площадки ТВЭЛ полосой светового пучка. Направления подсвечивающего пучка света и отраженного пучка света, формирующего изображение площадки ТВЭЛ, различны. Угол между оптической осью источника оптического излучения 1 и оптической осью Передающей телевизионной камеры 12 составляет от 60 до 30 градусов. Поэтому положение изображения полосы пучка излучения в структуре телевизионного растра передающей телевизионной камеры 12 будет различно в зависимости от расположения верхней площадки ТВЭЛ по вертикали, то есть от значения вертикальной координаты площадки ТВЭЛ в системе координат ядерного реактора. На фиг. 2 показана схема проведения измерений в предлагаемом устройстве. На данной схеме оптические оси передающей телевизионной камеры 12 и источника оптического излучения 1 с блоком формирования 14 оптической диаграммы направленности образуют угол альфа и пересекаются в некоторой точке О1, расположенной на плоскости 11 верхних площадок ТВЭЛ. Оптическая ось источника оптического излучения показана линией О7-O1 на фиг. 2 и фиг. 1. Оптическая ось передающей телевизионной камеры 12 показана линией O8-O1 на фиг. 2 и фиг. 1. Данная плоскость поз 11, обозначенная на фиг. 2 линией А0 является некоторой заданной стандартной плоскостью положения верхних площадок ТВЭЛ в ядерном реакторе. Отклонение положения верхних площадок ТВЭЛ от данной плоскости А0 является предметом измерения и контроля в данном предлагаемом устройстве. На фиг. 1 позицией 22 отмечена кассета ТВЭЛ, верхняя площадка которой выступает за пределы заданной стандартной (штатной) плоскости положения площадок ТВЭЛ 11 (плоскость А0). Данная кассета ТВЭЛ 22 обнаруживается с помощью предлагаемого устройства и в дальнейшем должна быть переустановлена с помощью перегрузочной машины ядерного реактора. Линия А0 обозначает след плоскости 11 в плоскости рисунка фиг. 2. Щелевой световой пучок, сформированный блоком формирования 14 оптической диаграммы направленности, имеет образующую, перпендикулярную плоскости рисунка фиг. 2 и параллельную плоскости 11 расположения верхних площадок ТВЭЛ. При расположении площадки освещаемой в данный момент времени ТВЭЛ точно в плоскости А0 падение щелевого светового пучка на поверхность данной площадки ТВЭЛ произойдет в точке О1, как показано на фиг. 2. При этом изображение световой полосы в изображении, регистрируемом передающей телевизионной камерой 12, будет располагаться точно в центре площадки ТВЭЛ (в точке O1). Если площадка ТВЭЛ расположена выше плоскости А0 на величину h1, как это показано на фиг. 2, изображение световой полосы будет располагаться в точке пересечения О2 оптической оси источника оптического излучения с новым положением плоскости А1 верхней площадки ТВЭЛ. На фиг. 2 показано сечение положений изображений световой полосы и плоскости площадок ТВЭЛ плоскостью рисунка. При этом смещение изображения световой полосы в изображении, регистрируемом телевизионной камерой 12, относительно оптической оси телекамеры, составит величину d1 (в плоскости предметов), как это показано на фиг. 2. Согласно чертежу фиг. 2 отношение смещения световой полосы d1 в плоскости предметов, т.е. на поверхности площадки ТВЭЛ, к величине h1 смещения (отклонения) плоскости A1 верхней площадки ТВЭЛ от заданной плоскости А0 стандартного положения площадок ТВЭЛ равно тангенсу указанного угла альфа (α):Fuel elements (TVEL cassettes) 9 are installed in the working area of the nuclear reactor 6 in the form of equidistant cassette assemblies (see Fig. 1 pos. 9-21, and Fig. 8). The upper areas of the fuel elements 10 in the standard operating condition should be located in some conditional plane 11. The deviation of the height of the areas of the fuel elements 10 from the specified plane 11 should not exceed some fixed predetermined small value of the order of 1-1.5 millimeters. Otherwise, after installing the top cover of the reactor during operation in the TVEL cassette, the platform of which extends beyond the specified limits, excessive voltages can occur that can cause an emergency. The objective of the proposed device is the operational measurement of the heights of the upper areas of the fuel elements in its own coordinate system of a nuclear reactor and the definition of fuel cartridges, the sites of which are beyond the specified permissible variation in height from a given level of altitude coordinates. The levels (coordinates) of the upper areas of the fuel elements are measured using this device immediately after the initial installation of the fuel elements during loading of the nuclear reactor, as well as after the additional reinstallation of the fuel elements with height protruding sites for the final control of the installed fuel elements. The measurement of the coordinates of the sites 10 of the fuel rod 9 is carried out using the measuring part of the proposed device, which consists of an optical radiation source pos. 1, of the optical beamforming unit 14 and the transmitting television camera 12, which are located and mounted in the lower part of the first vertical rod 2. This measuring part of the device is located inside the nuclear reactor in the immediate vicinity of the plane of the upper areas of the fuel rod 9, but does not directly contact them . The working space of the nuclear reactor is filled with water up to level 7 shown in FIG. 1. Therefore, the transmitting television camera 12 and the optical radiation source 1 with the optical beam forming unit 14 are placed in special waterproof boxes 19, 20. The optical radiation source 1 together with the forming unit 14 form an optical radiation beam of a special configuration that illuminates the plane of the upper areas of the fuel rod 11 The transmitting television camera 12 registers an image of the upper platform of the fuel rod 10, which is currently illuminated by a beam of optical radiation of a special form s. Next, the video signal from the output of the transmitting television camera 12 through a special cable is transmitted to the processing unit of the television signals 13, located outside the working area of the nuclear reactor. After processing the received video signal in the processing unit 13, information is generated about the coordinates of the height of the fuel rod observed at that moment in time in the coordinate system of a nuclear reactor. This information is remembered and issued to the consumer on the central control panel of a nuclear reactor. The optical axis of the transmitting television camera 12 is directed normal to the plane 11 of the location of the upper areas of the fuel elements. In the process of measuring the coordinates of the fuel elements, the optical axis of the transmitting television camera 12 is directed approximately to the center of the corresponding site of the fuel elements. The first vertical rod 2 serves to ensure the movement of the measuring part of the device above the plane of the location of the upper areas of the fuel elements in the horizontal direction - in the plane of the figure of FIG. 1 from the TVEL cartridge 9 to the TVEL cartridge 21, which is the last cartridge in this row. In the perpendicular direction, the movement of the measuring part of the device is carried out using a horizontal support rod 5, which moves along special guides 23, 24 with linear electric motors for moving the horizontal rod. (not shown in FIG. 1). The vertical rod 2 is moved in the horizontal direction with the help of the movement unit 4, which is mounted on the horizontal rod 5 and has the ability to use special electric motors to move along the direction of the horizontal support rod 5. Thus, the vertical rod 2 has the ability to move above the plane of the upper fuel rod 11 in two perpendicular directions and aim the optical axis of the transmitting television camera 12 at any site of the fuel element. Moving in the horizontal direction (in the plane of the figure of Fig. 1) is carried out using the movement unit 4, and moving in the perpendicular direction is carried out by moving in this direction the horizontal supporting rod 5. The movement unit 3 of the vertical rod 2 allows you to move the specified rod up, or down and, accordingly, allows you to bring or remove the television transmitting camera 12 to the plane of the upper areas of the fuel elements 11. Thus, the blocks of movement 3 and 4 are connected in their own way Assumption directly from the horizontal supporting rod 5, which serves as a base for measuring the first vertical rod 2 and attached to it a measuring part of the device. Actually the process of measuring the coordinates of the upper areas of the fuel elements is carried out as follows. The optical radiation source 1, together with the optical beamforming unit 14, form a highly directional slit (knife) illuminating light beam, which when incident on the assembly site of the fuel rod 10 forms a narrow light strip. The transmitting television camera 12 forms and registers an image of the upper site of the illuminated fuel rod together with the specified light beam formed on the surface of the fuel rod site. The directions of the illuminating light beam and the reflected light beam forming the image of the fuel element are different. The angle between the optical axis of the optical radiation source 1 and the optical axis of the Transmitting television camera 12 is from 60 to 30 degrees. Therefore, the position of the image of the radiation beam strip in the structure of the television raster of the transmitting television camera 12 will be different depending on the vertical position of the upper fuel rod site, that is, the vertical coordinate of the fuel element site in the coordinate system of a nuclear reactor. In FIG. 2 shows a diagram of the measurements in the proposed device. In this diagram, the optical axes of the transmitting television camera 12 and the optical radiation source 1 with the optical beamforming unit 14 form an angle alpha and intersect at some point O 1 located on the plane 11 of the upper areas of the fuel elements. The optical axis of the optical radiation source is shown by the line O 7 —O 1 in FIG. 2 and FIG. 1. The optical axis of the transmitting television camera 12 is shown by the line O 8 —O 1 in FIG. 2 and FIG. 1. This plane of poses 11, indicated in FIG. 2 line A 0 is a certain standard plane of the position of the upper areas of the fuel elements in a nuclear reactor. The deviation of the position of the upper areas of the fuel elements from this plane And 0 is the subject of measurement and control in this proposed device. In FIG. 1, reference numeral 22 is marked TVEL cassette upper platform which projects beyond a predetermined standard (standard) position of the plane areas 11 TVEL (plane A is 0). This cartridge TVEL 22 is detected using the proposed device and in the future should be reinstalled using the reloading machine of a nuclear reactor. Line A 0 indicates the trace of plane 11 in the plane of the figure of FIG. 2. The slit light beam formed by the optical beam forming unit 14 has a generatrix perpendicular to the plane of the figure of FIG. 2 and parallel to the plane 11 of the location of the upper areas of the fuel elements. When the site of the fuel rod illuminated at the given moment of time is exactly in the plane A 0, the incidence of the slit light beam on the surface of this fuel element site will occur at point O 1 , as shown in FIG. 2. In this case, the image of the light strip in the image recorded by the transmitting television camera 12 will be located exactly in the center of the TVEL site (at point O 1 ). If the site of the fuel rod is located above the plane A 0 by a value of h 1 , as shown in FIG. 2, the image of the light strip will be located at the point of intersection O 2 of the optical axis of the optical radiation source with the new position of plane A 1 of the upper fuel rod platform. In FIG. Figure 2 shows a cross-section of the positions of the images of the light strip and the plane of the fuel elements of the fuel element plane of the figure. In this case, the shift of the image of the light strip in the image recorded by the television camera 12 relative to the optical axis of the camera will be d 1 (in the plane of objects), as shown in FIG. 2. According to the drawing of FIG. 2 the ratio of the displacement of the light strip d 1 in the plane of objects, i.e. on the surface of the fuel rod site, to the displacement (deviation) value h 1 of the plane A 1 of the upper fuel rod site from the given plane A 0 of the standard position of the fuel rod sites is equal to the tangent of the specified angle alpha (α):

Figure 00000001
Figure 00000001

Отсюда непосредственно определяется измеряемая величина h1 смещения положения площадки ТВЭЛ A1 по вертикали относительно стандартного положения заданной плоскости площадок ТВЭЛ А0 в зависимости от наблюдаемой величины смещения световой полосы d1 непосредственно в плоскости данной площадки ТВЭЛ - в плоскости предметов объектива телевизионной передающей камеры 12:From here, the measured value h 1 of the vertical offset of the position of the fuel rod A 1 relative to the standard position of the given plane of the fuel elements A 0 is directly determined from the observed value of the light strip displacement d 1 directly in the plane of this fuel rod platform - in the plane of the objects of the lens of the television transmission camera 12:

Figure 00000002
Figure 00000002

Аналогично определяется величина смещения h2 площадки ТВЭЛ в сторону понижения ее высоты относительно стандартного заданного положения плоскости А0, при котором смещение световой полосы в плоскости А2 площадки ТВЭЛ составляет величину d2. (см. фиг. 2). Далее объектив, входящий в состав передающей телевизионной камеры 12, осуществляет формирование изображения площадки наблюдаемой ТВЭЛ совместно со световой полосой на этой площадке (плоскость предметов объектива телекамеры) в плоскости фоточувствительной площадки телекамеры. Передающая телевизионная камера 12 преобразует сформированное изображение наблюдаемой площадки ТВЭЛ в видеосигнал, который поступает в блок обработки 13 телевизионных сигналов, в котором определяется измеряемая величина отклонения верхней площадки данной наблюдаемой ТВЭЛ от положения стандартной заданной плоскости положения верхних площадок ТВЭЛ А0. На фиг. 3 приведена схема изображения верхней площадки наблюдаемой ТВЭЛ, регистрируемого телевизионной передающей камерой 12. Здесь позицией 25 обозначено общее изображение, регистрируемое передающей телевизионной камерой, (структура телевизионного растра). Поз. 26 представляет изображение верхней площадки ТВЭЛ условно в виде квадрата. В ВВЭР реакторе форма верхней площадки сборки ТВЭЛ имеет форму шестиугольника, как это показано на фиг. 8. Поз. 27 представляет изображение световой полосы при расположении площадки наблюдаемой ТВЭЛ точно в плоскости А0 заданного стандартного положения площадок ТВЭЛ. При этом точка O1 на фиг. 3 соответствует точке O1 на фиг. 2. Соответственно, поз. 28 и 29 представляют положения световой полосы от источника оптического излучения в плоскости наблюдаемой площадки ТВЭЛ при смещении указанной площадки ТВЭЛ в большую, или в меньшую сторону по высоте, как это показано на фиг. 2. Величины смещения световой полосы d1 и d2 показаны условно не в масштабе. Определение указанных величин смещения световой полосы осуществляется в структуре телевизионного растра 25 в блоке обработки телевизионных сигналов 13 следующим образом. В блоке 13 с помощью специальной стандартной электрической схемы осуществляется выделение сигнала от одной строки, например, сигнала строки О46 на фиг. 3., где точками О4 и О6 обозначены начало и конец данной строки в структуре телевизионного растра. Далее с помощью другой специальной электрической схемы, входящей в блок обработки 13, определяется длительность промежутка времени между началом строки О4 и моментом времени появления импульсного сигнала, например, O1 от световой полосы, находящейся в плоскости верхней площадки данной наблюдаемой ТВЭЛ. Величина указанного промежутка времени, измеренная в структуре телевизионного растра относительно точки О4, и является измеряемой величиной смещения положения световой полосы в плоскости площадки ТВЭЛ, характеризующей отклонение по вертикали положения данной площадки от заданной стандартной плоскости А0 положения площадок ТВЭЛ в ядерном реакторе. При калибровке данного устройства вся шкала временной длительности положений импульсов сигналов от световой полосы может быть отсчитываема или от начала строки в точке О4, либо от некоторой точки O1, принимаемой за точку соответствия высоте заданной стандартной плоскости расположения площадок ТВЭЛ 11 на фиг. 1. Далее информация о параметрах положения зарегистрированного импульса от световой полосы вдоль выделенной строки телевизионного растра запоминается в специальном блоке памяти, входящем в состав блока 13 обработки телевизионных сигналов и передается потребителю на центральную ЭВМ пульта управления ядерным реактором. На фиг. 6 и фиг. 7 представлены осциллограммы развертки строки от точки начала строки О4 на фиг. 3, полученные в эксперименте по исследованию функционирования экспериментального образца предлагаемого устройства, разработанного по материалам данной заявки. На фиг. 6 площадка ТВЭЛ, на которую была спроектирована световая полоса от источника оптического излучения поз. 1 на фиг. 1, находилась на более высоком уровне, чем площадка ТВЭЛ, соответствующая осциллограмме на фиг. 7. Различие по высоте положения указанных площадок ТВЭЛ составляло порядка 1,5 миллиметра. В соответствии с различием высот площадок ТВЭЛ электрические импульсы на фиг. 6 и фиг. 7 различаются по их положению по оси абсцисс, отсчитываемому от начала координат (начала строки на фиг. 3.). При этом разность величин значений координат указанных электрических импульсов на фиг. 6 и фиг. 7, отсчитываемых от начала координат, составляет порядка 7-8 элементов разрешения. Один элемент разрешения определяется шириной электрического импульса. Таким образом, различие высот площадок ТВЭЛ в 1,5 миллиметра приводит к смещению соответствующих электрических импульсов на величину порядка 7 элементов разрешения в блоке обработки телевизионных сигналов 13, что позволяет характеризовать точность измерения смещения высот площадок ТВЭЛ, определяемую величиной одного элемента разрешения (дискрета позиционирования), величиной порядка 0,2 миллиметра. Собственно время определения координат верхней площадки одной кассеты ТВЭЛ является весьма малым и соответствует величине длительности одной телевизионной строки в структуре телевизионного растра - порядка 64 микросекунд. Следует отметить, что для осуществления измерения координат положения одной площадки ТВЭЛ не требуется остановки и фиксации положения первой вертикальной штанги с укрепленной на ней измерительной частью устройства (поз. 1, 14, 12) над этой площадкой. Измерение координат верхних площадок ТВЭЛ, установленных последовательно в некотором ряду от поз. 9 до поз. 21 на фиг. 1, осуществляется при непрерывном равномерном движении измерительной части устройства и первой вертикальной штанги над плоскостью расположения верхних площадок ТВЭЛ 11, например, слева направо от первой кассеты ТВЭЛ 9 до последней кассеты ТВЭЛ 21 в этом ряду. При этом осуществляется непрерывное автоматическое определение положения площадок ТВЭЛ по высоте рассмотренным выше методом и запоминание полученных результатов для каждой кассеты ТВЭЛ в блоке памяти блока обработки телевизионных сигналов 13. Перемещение указанной измерительной части над плоскостью площадок ТВЭЛ осуществляется с помощью блока перемещения 4 первой вертикальной штанги в горизонтальном направлении по команде от главного компьютера ядерного реактора. Указанный блок перемещения поз. 4 перемещается вдоль горизонтальной несущей штанги 5, которая в этот момент времени зафиксирована над некоторым рядом установленных кассет сборок тепловыделяющих элементов поз. 9-21. Далее осуществляется перемещение и фиксация горизонтальной несущей штанги 5 над следующим рядом установленных сборок тепловыделяющих элементов. Таким образом осуществляется контроль положений всех верхних площадок в плоскости расположения площадок ТВЭЛ 11 при непрерывном перемещении измерительной части устройства без остановки над конкретной площадкой каждого ТВЭЛ. Этим обеспечивается высокое быстродействие предлагаемого устройства при осуществлении контроля установки ТВЭЛ в ядерном реакторе. Высокая точность определения высотных положений площадок ТВЭЛ обеспечивается оптическим объективом передающей телевизионной камеры 12 и источником оптического излучения 1 с блоком формирования оптической диаграммы направленности 14, составляющих единую измерительную часть предлагаемого устройства. Указанные элементы жестко закреплены в единой конструкции с помощью кронштейна 8 в нижней части первой вертикальной штанги 2, которая служит для перемещения указанной измерительной части над поверхностью верхних площадок ТВЭЛ 11 без допускания контакта с какой-либо из площадок ТВЭЛ. При любых перемещениях измерительной части и вертикальной штанги 2 вследствие указанного жесткого совместного крепления всех элементов измерительной части и вертикальной штанги 2 их взаимное положение остается неизменным, а точка пересечения оптических осей передающей телевизионной камеры 12 и источника оптического излучения 1 - точка O1 на фиг. 1 - сохраняет свое положение относительно первой вертикальной штанги 2. Таким образом, при перемещении вертикальной штанги 2 и измерительной части над установленными в ряды кассетами ТВЭЛ и над плоскостью верхних площадок ТВЭЛ точка O1 скользит по верхним площадкам ТВЭЛ вдоль некоторой плоскости, параллельной заданной стандартной плоскости 11 А0 верхних площадок ТВЭЛ. Для того, чтобы движение точки O1 происходило вдоль заданной плоскости А0 перед началом движения вдоль площадок ТВЭЛ осуществляется установление заданного положения точки O1 по высоте в системе координат ядерного реактора, например, относительно высоты (вертикальной координаты) горизонтальной несущей штанги 5, относительно которой устанавливается длина первой вертикальной штанги 2 до нижнего конца штанги и точки O1, жестко фиксированной, как было указано выше, относительно вертикальной штанги 2. Подъем или опускание вертикальной штанги 2 осуществляется с помощью блока перемещения 3 штанги в вертикальном направлении, который снабжен специальным измерительным элементом, отмечающим величину подъема или опускания штанги 2 относительно горизонтальной несущей штанги 5. Таким образом, точка O1 устанавливается в заданное положение по высоте в системе координат ядерного реактора. В качестве заданной стандартной плоскости А0 может быть принята плоскость расположения верхней площадки одного из ТВЭЛ, например, первого из ТВЭЛ в ряду на фиг. 1 с поз. 9. В этом случае с помощью наблюдения посредством передающей телевизионной камеры 12 и блоков перемещения 3 и 4 оптическая ось передающей камеры нацеливается на верхнюю площадку указанного ТВЭЛ 9 и с помощью блока перемещения по вертикали поз. 3 подбирается такое положение по высоте телевизионной камеры 12 и точки O1, при котором световая полоса располагается в центре изображения верхней площадки ТВЭЛ и занимает позицию 27 см. фиг. 3. Это означает, что точка O1 пересечения оптических осей передающей телевизионной камеры 12 и источника оптического излучения локализована на поверхности верхней площадки данного ТВЭЛ. Далее осуществляют фиксацию установленной высоты (общей длины) вертикальной штанги 2 с помощью блока 3 и осуществляют перемещение (сканирование) измерительной части устройства над поверхностью площадок ТВЭЛ. Величина отклонения площадки ТВЭЛ от заданной стандартной плоскости А0 связана с регистрируемым смещением изображения световой полосы в плоскости площадки ТВЭЛ соотношением по формулам (1) и (2) и зависит от угла альфа между оптическими осями передающей телекамеры и источника оптического излучения. Оптимальной величиной указанного угла является 45 градусов, при которой смещение световой полосы равно изменению высоты площадки ТВЭЛ относительно стандартной заданной плоскости А0. Необходимая точность определения высотной координаты площадки ТВЭЛ, обусловленная эксплуатационными требованиями безопасной установки кассет ТВЭЛ, составляет 0,2 миллиметра по высоте установки. Следовательно, такую же точность определения смещения световой полосы в плоскости наблюдаемой площадки ТВЭЛ должен обеспечить объектив передающей телевизионной камеры 12 в пространстве предметов и передающая телекамера в регистрируемом изображении. В данном устройстве передающая телевизионная камера работает в монохроматическом режиме освещения при расстоянии от изображаемой плоскости ТВЭЛ до телекамеры не более 0,5 метра. В этом случае отображение плоскости наблюдения с разрешением порядка 5 линий на миллиметр, что соответствует указанной точности 0,2 мм, с глубиной резкости 50-70 мм, выполнимо с помощью стандартного штатного объектива телекамеры. В данном устройстве для работы с передающей телевизионной камерой разработан специальный объектив, приспособленный к работе в условиях водной среды с оптическим иллюминатором. Заданный диапазон отслеживаемых высот площадок ТВЭЛ составляет 50 миллиметров (от + 25 до - 25 мм). Таким образом, телевизионная система должна обеспечить регистрацию на одной строке 250 независимых положений (линий) импульсов от световой полосы, смещающейся в зависимости от изменения высоты смещения площадки ТВЭЛ. Стандартная телевизионная камера обеспечивает регистрацию изображения с числом строк телевизионного растра 625 строк и 800 элементов разложения в одной строке. Таким образом, современная телевизионная камера удовлетворяет требованиям, необходимым для использования в данном устройстве и обеспечения точности смещения площадок ТВЭЛ по высоте порядка 0,2 миллиметра. Источник оптического излучения совместно с блоком формирования оптической диаграммы направленности осуществляет формирование подсвечивающего светового пучка с тонкой щелевой (ленточной) диаграммой излучения. Размеры сечения сформированного светового пучка составляют (0,3 мм на 30 мм) и определяются размерами щелевой диафрагмы в блоке формирования оптической диаграммы направленности 14. Требуемая толщина сечения светового пучка должна составлять порядка 0,5 мм и не превышать эти пределы на расстоянии от точки O2 до О3 (см. фиг. 2) порядка 75 мм. Для данного устройства разработана специальная формирующая оптика для работы в условиях водной среды, обеспечивающая указанные требования. Следует отметить, что в данном устройстве не требуется особо тонкий световой пучок, так как определение смещения световой полосы осуществляется по переднему фронту видеоимпульса от зарегистрированного изображения. Следует отметить, что при работе оптических объективов в водной среде, как это отмечено в монографии [5], происходит увеличение наблюдаемого изображения в 1,33 раза, что только улучшает работу объектива телекамеры в предлагаемом устройстве. Разрешающая способность оптики в водных условиях не ухудшается по сравнению с работой в воздушной среде. Таким образом, разработанная для данного устройства оптика позволяет реализовать параметры, необходимые для работы в составе данного устройства и обеспечения указанной точности определения высот площадок ТВЭЛ.Similarly, the offset value h2 of the fuel rod site is determined in the direction of lowering its height relative to the standard predetermined position of the plane A 0 , at which the light strip displacement in the plane A 2 of the fuel rod site is d 2 . (see Fig. 2). Next, the lens, which is part of the transmitting television camera 12, implements the image of the site of the observed fuel elements together with the light strip on this site (the plane of the objects of the camera lens) in the plane of the photosensitive platform of the camera. The transmitting television camera 12 converts the generated image of the observed fuel rod area into a video signal, which is fed to the processing unit 13 of the television signals, which determines the measured deviation of the upper site of this observed fuel element from the position of the standard standard plane of the position of the upper areas of the fuel elements A 0 . In FIG. 3 is a diagram of an image of the upper platform of the observed fuel element recorded by the television transmitting camera 12. Here, 25 indicates the general image recorded by the transmitting television camera (structure of the television raster). Pos. 26 represents an image of the upper site of a fuel rod conventionally in the form of a square. In a VVER reactor, the shape of the upper assembly of the fuel element is in the form of a hexagon, as shown in FIG. 8. Pos. 27 is an image of a light strip with the location of the site of the observed fuel elements exactly in the plane A 0 of the specified standard position of the fuel elements. The point O 1 in FIG. 3 corresponds to point O 1 in FIG. 2. Accordingly, pos. 28 and 29 represent the positions of the light strip from the optical radiation source in the plane of the observed fuel rod area when the said fuel element is displaced to a larger or smaller side in height, as shown in FIG. 2. The magnitude of the shift of the light strip d 1 and d 2 are shown conditionally not to scale. The determination of the indicated values of the shift of the light strip is carried out in the structure of the television raster 25 in the processing unit of the television signals 13 as follows. In block 13, using a special standard electric circuit, a signal is extracted from one line, for example, a signal of a line O 4 -O 6 in FIG. 3, where the points O and O 4 6 denote the beginning and end of the line in the structure of a television raster. Next, using another special electrical circuit included in the processing unit 13, the length of the time interval between the beginning of line O 4 and the time of occurrence of the pulse signal, for example, O 1 from the light strip located in the plane of the upper area of this observed fuel rod, is determined. The value of the specified time period, measured in the structure of the television raster relative to the point O 4 , is the measured value of the displacement of the position of the light strip in the plane of the fuel rod site, which characterizes the vertical deviation of the position of this site from a given standard plane A 0 of the position of the fuel rod sites in the nuclear reactor. When calibrating this device, the entire scale of the time duration of the positions of the pulses of signals from the light strip can be counted either from the beginning of the line at point O 4 , or from some point O 1 , taken as the point of correspondence to the height of a given standard plane for the location of the fuel elements 11 in FIG. 1. Further, information on the position parameters of the detected pulse from the light strip along the selected line of the television raster is stored in a special memory unit, which is part of the television signal processing unit 13, and transmitted to the consumer on the central computer of the nuclear reactor control panel. In FIG. 6 and FIG. 7 shows waveforms of a line scan from the start point of line O4 in FIG. 3, obtained in an experiment to study the functioning of the experimental sample of the proposed device, developed according to the materials of this application. In FIG. 6 site of the fuel rod, on which the light strip from the optical radiation source pos. 1 in FIG. 1, was at a higher level than the fuel rod area corresponding to the oscillogram in FIG. 7. The difference in height of the position of these sites of the fuel elements was about 1.5 millimeters. In accordance with the difference in the heights of the TVEL pads, the electrical pulses in FIG. 6 and FIG. 7 differ in their position along the abscissa axis, counted from the origin (the origin of the line in Fig. 3.). In this case, the difference in the values of the coordinates of the indicated electric pulses in FIG. 6 and FIG. 7, counted from the origin, is about 7-8 resolution elements. One resolution element is determined by the width of the electric pulse. Thus, a difference in the height of the fuel element pads in 1.5 mm leads to a shift of the corresponding electrical pulses by an amount of about 7 resolution elements in the processing unit of the television signals 13, which allows us to characterize the accuracy of measuring the height offset of the sites of the fuel element, determined by the value of one resolution element (positioning discrete) , a value of the order of 0.2 mm. Actually, the time of determining the coordinates of the upper platform of one TVEL cassette is very short and corresponds to the length of one television line in the structure of a television raster - about 64 microseconds. It should be noted that in order to measure the coordinates of the position of one TVEL site, it is not necessary to stop and fix the position of the first vertical rod with the measuring part of the device (pos. 1, 14, 12) mounted on this platform. Measurement of the coordinates of the upper areas of the fuel elements, installed sequentially in a certain row from pos. 9 to pos. 21 in FIG. 1, is carried out with continuous uniform movement of the measuring part of the device and the first vertical rod above the plane of the upper areas of the fuel elements 11, for example, from left to right from the first fuel element 9 to the last fuel element 21 in this row. In this case, continuous automatic determination of the position of the fuel elements by the height described above and the results are stored for each fuel element in the memory of the processing unit of the television signals 13. Moving the specified measuring part above the plane of the sites of the fuel elements is carried out using the moving unit 4 of the first vertical rod in horizontal direction on command from the main computer of a nuclear reactor. The specified block movement pos. 4 moves along the horizontal supporting rod 5, which at this moment of time is fixed over some row of installed cassettes of assemblies of fuel elements pos. 9-21. Next, the horizontal support rod 5 is moved and fixed over the next set of installed assemblies of fuel elements. Thus, the control of the positions of all the upper sites in the plane of the sites of the fuel elements 11 with continuous movement of the measuring part of the device without stopping over a specific area of each fuel element is performed. This ensures high performance of the proposed device when monitoring the installation of a fuel rod in a nuclear reactor. High accuracy in determining the elevation positions of the fuel elements is provided by the optical lens of the transmitting television camera 12 and the optical radiation source 1 with the optical beamforming unit 14, which make up a single measuring part of the proposed device. These elements are rigidly fixed in a single structure using a bracket 8 in the lower part of the first vertical rod 2, which serves to move the specified measuring part above the surface of the upper areas of the fuel rod 11 without allowing contact with any of the sites of the fuel rod. With any displacements of the measuring part and the vertical rod 2 due to the indicated rigid joint fastening of all elements of the measuring part and the vertical rod 2, their relative position remains unchanged, and the point of intersection of the optical axes of the transmitting television camera 12 and the optical radiation source 1 is point O 1 in FIG. 1 - maintains its position relative to the first vertical rod 2. Thus, when moving the vertical rod 2 and the measuring part above the fuel rods installed in rows and above the plane of the upper fuel rod areas, point O 1 slides along the upper fuel rod areas along a plane parallel to a given standard plane 11 A 0 upper areas of the fuel rod. In order for the point O 1 to move along a predetermined plane A 0 before the start of movement along the fuel elements, the set point O 1 is set in height in the coordinate system of the nuclear reactor, for example, relative to the height (vertical coordinate) of the horizontal support rod 5, relative to which sets the length of the first vertical rod 2 to the lower end of the rod and point O 1 , rigidly fixed, as described above, with respect to vertical rod 2. Raising or lowering the vertical rod 2 is carried out using the rod moving unit 3 in the vertical direction, which is equipped with a special measuring element that marks the amount of raising or lowering the rod 2 relative to the horizontal supporting rod 5. Thus, the point O 1 is set to a predetermined height position in the coordinate system of a nuclear reactor. As a predetermined standard plane A 0 may be drawn to the plane of the top platform of fuel elements, e.g., the first row of fuel elements in FIG. 1 s 9. In this case, by observing by means of a transmitting television camera 12 and moving blocks 3 and 4, the optical axis of the transmitting camera is aimed at the upper platform of the specified fuel rod 9 and using the vertical moving block pos. 3, a position is selected along the height of the television camera 12 and point O 1 at which the light strip is located in the center of the image of the upper site of the fuel rod and occupies a position of 27 cm. FIG. 3. This means that the point O 1 of the intersection of the optical axes of the transmitting television camera 12 and the optical radiation source is localized on the surface of the upper site of this fuel rod. Next, the set height (total length) of the vertical rod 2 is fixed using block 3 and the measuring part of the device is moved (scanned) above the surface of the fuel elements. The magnitude of the deviation of the fuel rod site from a given standard plane A 0 is related to the recorded shift of the image of the light strip in the plane of the fuel rod site by the ratio according to formulas (1) and (2) and depends on the angle alpha between the optical axes of the transmitting television camera and the optical radiation source. The optimal value of the indicated angle is 45 degrees, at which the shift of the light strip is equal to the change in the height of the fuel rod relative to the standard predetermined plane A 0 . The required accuracy in determining the height coordinate of the TVEL site, due to the operational requirements for the safe installation of TVEL cassettes, is 0.2 millimeters in height. Therefore, the same accuracy in determining the shift of the light strip in the plane of the observed TVEL site should be ensured by the lens of the transmitting television camera 12 in the space of objects and the transmitting camera in the recorded image. In this device, the transmitting television camera operates in a monochromatic lighting mode at a distance of not more than 0.5 meters from the displayed fuel rod plane to the television camera. In this case, the display of the observation plane with a resolution of the order of 5 lines per millimeter, which corresponds to the specified accuracy of 0.2 mm, with a depth of field of 50-70 mm, can be done using a standard standard camera lens. In this device for working with a transmitting television camera, a special lens is developed, adapted to work in an aqueous environment with an optical porthole. The specified range of tracked heights of the fuel elements is 50 millimeters (from + 25 to - 25 mm). Thus, the television system must ensure the registration on one line of 250 independent positions (lines) of pulses from the light strip, shifted depending on the change in the height of the displacement of the TVEL site. A standard television camera provides image registration with the number of lines of a television raster of 625 lines and 800 elements of decomposition in one line. Thus, a modern television camera meets the requirements necessary for use in this device and to ensure the accuracy of the displacement of the TVEL sites in height of about 0.2 millimeters. The optical radiation source, together with the optical radiation pattern forming unit, generates an illuminating light beam with a thin slit (ribbon) radiation pattern. The cross-sectional dimensions of the generated light beam are (0.3 mm by 30 mm) and are determined by the size of the slit aperture in the optical beam forming unit 14. The required thickness of the cross-section of the light beam should be about 0.5 mm and not exceed these limits at a distance from point O2 to O3 (see Fig. 2) of the order of 75 mm. For this device, special formative optics have been developed for operation in an aqueous environment that provides these requirements. It should be noted that this device does not require a particularly thin light beam, since the determination of the shift of the light strip is carried out by the leading edge of the video pulse from the recorded image. It should be noted that when operating optical lenses in an aqueous medium, as noted in the monograph [5], the observed image increases by 1.33 times, which only improves the operation of the camera lens in the proposed device. The resolving power of optics in aqueous conditions does not deteriorate compared to working in air. Thus, the optics developed for this device allows you to implement the parameters necessary to work as part of this device and to ensure the specified accuracy of determining the heights of the fuel elements.

В предлагаемом устройстве высокая точность и надежность получаемых результатов измерений обеспечивается за счет использования дополнительного средства-эталонной отражательной пластины поз. 18 на фиг. 1 Данная пластина установлена на второй вертикальной штанге 15, которая является полным аналогом первой вертикальной штанги 2 и также снабжена блоками перемещения штанги в вертикальном 16 и в горизонтальном 17 направлениях. Данная эталонная пластина представляет собой модель-аналог верхних площадок ТВЭЛ с различными уровнями смещения этих площадок по высоте относительно исходной базовой плоскости данной эталонной пластины. Эталонная пластина представляет собой выточенный из единого металлического образца измерительный шаблон, имеющий с верхней стороны, ряд ступенчатых площадок, которые различаются по высоте на фиксированную величину, например, порядка 0,3 миллиметра. Отражательные характеристики этих площадок соответствуют отражательным характеристикам верхних площадок реальных ТВЭЛ, что достигается выполнением их из одного и того же материала. Использование данной эталонной пластины 18 позволяет до начала сканирования и начала цикла измерений с помощью измерительной части устройства осуществить быструю и точную калибровку измерительной части устройства путем осуществления сканирования поверхности эталонной отражательной пластины 18 при передвижении измерительной части над эталонной пластиной 18 с помощью вертикальной штанги 2, как это было рассмотрено выше. При этом осуществляется точная калибровка положений импульсов от световой полосы в выделенной телевизионной строке поз. 28, 27, и 29, как это показано на фиг. 3, и осуществляется привязка этих положений импульсов телевизионных сигналов к точным величинам смещения площадок ТВЭЛ по высоте. Данный процесс контроля и калибровки можно осуществлять до проведения измерений и сканирования одного из рядов ТВЭЛ, а также после сканирования с помощью измерительной части устройства. Это позволяет повысить точность проведения измерений, а также повысить достоверность и надежность процесса измерений и получаемой информации. В любой момент времени с помощью телевизионной передающей камеры 12 на специальном мониторе системы управлением ядерного реактора, куда передается получаемый видеосигнал, можно наблюдать весь процесс проведения бесконтактных измерений при перемещении измерительной части устройства над поверхностью площадок установленных ТВЭЛ. На мониторе будет отображаться изображение площадки ТВЭЛ, соответствующее показанному на фиг. 3. При этом изображение верхней площадки ТВЭЛ поз. 26 будет медленно смещаться в соответствии с перемещением телевизионной передающей камеры 12 над площадкой ТВЭЛ в горизонтальном направлении, а изображение световой полосы будет неподвижным на экране монитора вследствие неизменности взаимного положения телевизионной передающей камеры 12 и источника оптического излучения 1 с блоком формирования 14. Положение указанной световой полосы в структуре растра характеризует уровень высоты расположения площадки ТВЭЛ. При необходимости оператор может остановить в этом месте над данной площадкой ТВЭЛ движение измерительной части, подвести к этому месту отражательную эталонную пластину 18 и проверить с помощью нее величину смещения световой полосы и, соответственно, величину смещения по вертикали данной площадки ТВЭЛ путем непосредственного сравнения с калиброванной величиной высоты эталонной пластины 18. Это позволяет повысить точность и доверительность получаемой информации.In the proposed device, high accuracy and reliability of the obtained measurement results is provided through the use of additional means of a reference reflective plate pos. 18 in FIG. 1 This plate is installed on the second vertical rod 15, which is a complete analogue of the first vertical rod 2 and is also equipped with blocks for moving the rod in the vertical 16 and horizontal 17 directions. This reference plate is an analog model of the upper areas of the fuel elements with different levels of displacement of these areas in height relative to the original reference plane of this reference plate. The reference plate is a measuring template machined from a single metal sample, having on the upper side a series of stepped areas that differ in height by a fixed amount, for example, of the order of 0.3 mm. The reflective characteristics of these sites correspond to the reflective characteristics of the upper sites of real fuel elements, which is achieved by making them from the same material. The use of this reference plate 18 allows you to quickly and accurately calibrate the measuring part of the device by scanning the surface of the reference reflective plate 18 while moving the measuring part above the reference plate 18 using a vertical rod 2, before scanning and the start of the measurement cycle using the measuring part of the device was considered above. In this case, an accurate calibration of the positions of the pulses from the light strip in the selected television line pos. 28, 27, and 29, as shown in FIG. 3, and these positions of the pulses of the television signals are linked to the exact displacements of the height of the fuel elements of the fuel elements. This process of control and calibration can be carried out before measuring and scanning one of the rows of the fuel elements, as well as after scanning using the measuring part of the device. This allows you to increase the accuracy of measurements, as well as to increase the reliability and reliability of the measurement process and the information received. At any time, using a television transmitting camera 12 on a special monitor of the nuclear reactor control system where the received video signal is transmitted, the whole process of making contactless measurements can be observed when the measuring part of the device is moved above the surface of the sites of the installed fuel elements. The image of the fuel rod site corresponding to that shown in FIG. 3. In this case, the image of the upper site of the fuel rod pos. 26 will slowly shift in accordance with the movement of the television transmitting camera 12 above the fuel element in the horizontal direction, and the image of the light strip will be fixed on the screen due to the invariable position of the television transmitting camera 12 and the optical radiation source 1 with the forming unit 14. The position of the specified light strip in the raster structure, it characterizes the level of the height of the TVEL site. If necessary, the operator can stop the movement of the measuring part at a location above this TVEL site, bring the reflective reference plate 18 to this place and check with it the magnitude of the light strip displacement and, accordingly, the vertical displacement of this TVEL site by direct comparison with the calibrated value the height of the reference plate 18. This improves the accuracy and confidence of the information received.

Предлагаемое устройство выполнено на основе современных средств оптики и электроники, разработанных специально для работы в составе ядерного реактора и прошедших соответствующие испытания и сертификацию. Передающая телевизионная камера 12 работает в стандартном телевизионном формате, сертифицирована для работы в ядерном реакторе и помещена в специальный водонепроницаемый бокс 19, снабженный оптически прозрачным окном. На фиг. 1 показан вариант установки телевизионной камеры 12 на первой вертикальной штанге 2, при котором оптическая ось телевизионной камеры перпендикулярна плоскости верхних площадок ТВЭЛ 11 (А0). При этом угол между указанной оптической осью и нормалью к плоскости площадок ТВЭЛ 11 равен нулю. Такое положение телевизионной камеры 12 является наилучшим, так как позволяет оператору ядерного реактора при проведении измерений координат площадок ТВЭЛ одновременно по монитору наблюдать фронтальное изображение площадок ТВЭЛ. Возможно использование установки передающей телевизионной камеры 12, при котором оптическая ось телекамеры будет направлена под углом к нормали плоскости площадок ТВЭЛ, как это условно показано на фиг. 4. Здесь оптическая ось телекамеры 12 составляет с нормалью к плоскости площадок ТВЭЛ 11 угол (β) равный 45 градусов. Такое расположение телекамеры 12 позволяет несколько расширить диапазон измерения высот площадок ТВЭЛ, за счет того, что наблюдение площадки ТВЭЛ осуществляется под углом (45 градусов) и в пределах телевизионной картинки (растра) будет умещаться более протяженная картина крайних положений смещения световой полосы вдоль площадки ТВЭЛ. При этом точность измерения смещения световой полосы практически не изменяется. Следует отметить, что для дальнейшего повышения точности и надежности получаемых результатов измерений возможно введение дополнительной второй передающей телевизионной камеры поз. 30, как это показано на фиг. 4, оптическая ось которой перпендикулярна плоскости верхних площадок ТВЭЛ 11. В этом случае регистрация световой полосы, сформированной источником оптического излучения 1 и блоком формирования 14 в плоскости площадки ТВЭЛ, осуществляется одновременно двумя телекамерами 12 и 30 под разными углами наблюдения. Это позволяет повысить точность измерения смещения световой полосы и надежность и достоверность получаемой информации о координатах верхних площадок ТВЭЛ, что весьма важно для обеспечения безопасности работы ядерного реактора.The proposed device is made on the basis of modern means of optics and electronics, designed specifically for operation as part of a nuclear reactor and passed the appropriate tests and certification. The transmitting television camera 12 operates in a standard television format, is certified for operation in a nuclear reactor, and is placed in a special waterproof box 19, equipped with an optically transparent window. In FIG. 1 shows an embodiment of setting of the television camera 12 at a first vertical rod 2, wherein the optical axis of the television camera is perpendicular to the plane of the upper pads 11 TVEL (A 0). Moreover, the angle between the specified optical axis and the normal to the plane of the sites of the fuel elements 11 is equal to zero. This position of the television camera 12 is the best, as it allows the operator of a nuclear reactor while conducting measurements of the coordinates of the fuel elements simultaneously to monitor the front view of the sites of the fuel elements. It is possible to use the installation of a transmitting television camera 12, in which the optical axis of the camera will be directed at an angle to the normal to the plane of the fuel elements, as is conventionally shown in FIG. 4. Here, the optical axis of the camera 12 is normal to the plane of the sites of the fuel elements 11 angle (β) equal to 45 degrees. This arrangement of the camera 12 allows you to slightly expand the range of measurement of the heights of the fuel elements, due to the fact that the observation of the fuel element is carried out at an angle (45 degrees) and within the television picture (raster) will fit a longer picture of the extreme positions of the shift of the light strip along the site of the fuel element. In this case, the accuracy of measuring the shift of the light strip practically does not change. It should be noted that to further improve the accuracy and reliability of the obtained measurement results, the introduction of an additional second transmitting television camera pos. 30, as shown in FIG. 4, the optical axis of which is perpendicular to the plane of the upper areas of the fuel rod 11. In this case, the registration of the light strip formed by the optical radiation source 1 and the forming unit 14 in the plane of the fuel elements is carried out simultaneously by two cameras 12 and 30 at different viewing angles. This allows you to increase the accuracy of measuring the shift of the light strip and the reliability and reliability of the received information about the coordinates of the upper areas of the fuel elements, which is very important to ensure the safety of a nuclear reactor.

В предлагаемом устройстве формирование подсвечивающего площадки ТВЭЛ светового пучка специальной конфигурации осуществляется с помощью источника оптического излучения 1 и блока формирования оптической диаграммы направленности 14. На фиг. 5 представлена совместная блок-схема указанных элементов, установленных на единой оптической оси. Источник оптического излучения состоит из рефлектора 33, лампы накаливания 34 и конденсора 35, концентрирующего оптический пучок на диафрагме 36. Блок формирования оптической диаграммы направленности состоит из щелевой оптической диафрагмы 36, выполненной из непрозрачного, например, металлического материала, и специального формирующего объектива 37, переносящего изображение щели на плоскость верхних площадок ТВЭЛ. В результате в месте расположения (на плоскости) площадок ТВЭЛ вдоль оптической оси источника оптического излучения 1 от точки О2 (см. фиг. 2) до точки О3 и далее вдоль оптической оси формируется плоский световой (щелевой) пучок, образующая линия которого перпендикулярна указанной оптической оси и параллельна плоскости расположения верхних площадок ТВЭЛ 11. Размер сечения щелевого светового освещающего пучка составляет порядка (0,3 на 30 миллиметров) и определяется размерами щелевой диафрагмы 36. Объектив 37 рассчитан для работы в водной среде совместно с оптическим иллюминатором, а также выполнен из стекла, допускающего работу в условиях радиации. Аналогично элементы источника оптического излучения поз. 33-35 сертифицированы для работы в составе ядерного реактора. Щелевая диафрагма 36 обеспечивает формирование плоской ножевой диаграммы направленности оптического излучения, которое в результате падения на плоскость верхних площадок ТВЭЛ образует световую полосу, по смещению которой в поле зрения передающей телевизионной камеры 12 определяют изменение высот площадок ТВЭЛ. В предлагаемом устройстве возможно использование и диафрагм 36 другой конфигурации, например, точечной диафрагмы. При использовании такой диафрагмы формируется тонкий световой луч с минимальным сечением, который при падении на плоскость площадки ТВЭЛ образует светящуюся точку, по смещению которой на плоскости площадки ТВЭЛ также можно с высокой точностью определять изменение высот площадок ТВЭЛ. Преимуществом использования щелевой диафрагмы является возможность определения координат смещения в нескольких телевизионных строках с последующим усреднением полученных результатов, что повышает точность измерения и позволяет исключить или ослабить влияние структуры поверхности на точность измерения. В качестве диафрагмы 36 возможно также использование управляемого матричного модулятора света (по типу жидкокристаллического неизлучающего дисплея), рабочая плоскость которого устанавливается в плоскости 36 диафрагмы. Данный матричный управляемый модулятор света позволяет формировать по команде от ЭВМ различные формы пропускающей свет формирующей диафрагмы, а также изменять положение пропускающей диафрагмы в плоскости 36, перпендикулярной оптической оси источника оптического излучения. Это приведет к управляемому смещению световой полосы в плоскости площадки ТВЭЛ и дополнительной возможности тестирования и калибровки процесса измерения высот площадок ТВЭЛ, что обеспечит дополнительную возможность увеличения точности определения высот площадок ТВЭЛ с помощью данного предлагаемого устройства. Один из вариантов выполнения такого управляемого модулятора света приведен в работе [6]. В качестве оптической диафрагмы 36 возможно также использование механического блока с набором диафрагм различной конфигурации, заменяемых и устанавливаемых в плоскости 36 с помощью специального шагового электродвигателя, управляемого по командам от центральной ЭВМ ядерного реактора. Источник оптического излучения и передающая телевизионная камера работают в видимом диапазоне длин волн в синей или зеленой областях спектра излучений, наиболее хорошо распространяющихся в водной среде, а также в монохроматическом режиме, так как предлагаемое устройство предназначено исключительно для технических целей. Это существенно упрощает разработку оптических элементов для данного устройства. Соответствующий узкополосный спектральный оптический фильтр входит в состав объектива передающей телевизионной камеры.In the proposed device, the formation of the illuminating area of the fuel element of the light beam of a special configuration is carried out using the optical radiation source 1 and the optical beamforming unit 14. In FIG. 5 shows a joint block diagram of these elements mounted on a single optical axis. The optical radiation source consists of a reflector 33, an incandescent lamp 34, and a condenser 35 concentrating the optical beam on the diaphragm 36. The optical beamforming unit consists of a slotted optical diaphragm 36 made of an opaque, for example, metallic material, and a special forming lens 37 that transfers image of a gap on the plane of the upper areas of the fuel rod. As a result, in the location (on the plane) of the fuel elements along the optical axis of the optical radiation source 1 from point O 2 (see Fig. 2) to point O 3 and then along the optical axis a flat light (gap) beam is formed, the line of which is perpendicular the specified optical axis and parallel to the plane of the upper areas of the fuel rod 11. The sectional size of the slit light illuminating beam is about (0.3 by 30 millimeters) and is determined by the size of the slit aperture 36. The lens 37 is designed to work in an aqueous medium with in conjunction with an optical porthole, and also made of glass, allowing operation in radiation conditions. Similarly, the elements of the optical radiation source pos. 33-35 certified to operate as part of a nuclear reactor. The slit aperture 36 provides the formation of a flat knife radiation pattern of optical radiation, which as a result of a fall on the plane of the upper areas of the fuel elements forms a light strip, the shift of which in the field of view of the transmitting television camera 12 determines the change in the heights of the areas of the fuel elements. In the proposed device, it is possible to use aperture 36 of a different configuration, for example, a point aperture. When using such a diaphragm, a thin light beam with a minimum cross section is formed, which when incident on the plane of the fuel element’s platform forms a luminous point, by the displacement of which on the plane of the fuel element’s platform it is also possible to determine with high accuracy the change in the height of the fuel elements. The advantage of using a slotted diaphragm is the ability to determine the offset coordinates in several television lines with the subsequent averaging of the results, which increases the measurement accuracy and eliminates or reduces the influence of the surface structure on the measurement accuracy. As the diaphragm 36, it is also possible to use a controlled matrix light modulator (similar to a liquid crystal non-radiating display), the working plane of which is installed in the plane 36 of the diaphragm. This matrix controlled light modulator allows you to form various forms of a light-transmitting forming diaphragm upon a command from a computer, as well as change the position of the transmitting diaphragm in a plane 36 perpendicular to the optical axis of the optical radiation source. This will lead to a controlled shift of the light strip in the plane of the fuel element and additional testing and calibration process for measuring the heights of the fuel elements, which will provide an additional opportunity to increase the accuracy of determining the heights of the fuel elements using this proposed device. One of the embodiments of such a controlled light modulator is given in [6]. As an optical diaphragm 36, it is also possible to use a mechanical unit with a set of diaphragms of various configurations that can be replaced and installed in the plane 36 using a special stepper motor controlled by commands from the central computer of the nuclear reactor. The optical radiation source and the transmitting television camera operate in the visible wavelength range in the blue or green regions of the emission spectrum, which propagate most well in the aquatic environment, as well as in monochromatic mode, since the proposed device is intended solely for technical purposes. This greatly simplifies the development of optical elements for this device. The corresponding narrow-band spectral optical filter is included in the lens of the transmitting television camera.

В предлагаемом устройстве в качестве источника оптического излучения возможно использование малогабаритного полупроводникового источника лазерного излучения - лазерного генератора на соответствующую длину волны, распространяющуюся в водной среде. В этом случае данный лазерный генератор необходимо поместить в специальный защитный бокс, обеспечивающий работу данного лазера в условиях ядерного реактора, а также обеспечить соответствующую сертификацию данного лазерного генератора.In the proposed device, as a source of optical radiation, it is possible to use a small-sized semiconductor source of laser radiation - a laser generator for the corresponding wavelength propagating in the aquatic environment. In this case, this laser generator must be placed in a special protective box that ensures the operation of this laser in a nuclear reactor, as well as the appropriate certification of this laser generator.

В качестве блока обработки телевизионных сигналов 13 возможно использование стандартной персональной ЭВМ, снабженной специальным интерфейсом для подключения к выходу передающей телевизионной камеры 12. В этом случае на вход ПЭВМ непрерывно поступает телевизионный видеосигнал, представляющий собой изображение площадки ТВЭЛ, представленное на фиг. 3. Данное изображение подвергается оцифровке в реальном масштабе времени, после чего по изображению выделяется информация о положении и координатах световой полосы, например, поз. 27 в структуре телевизионного растра, по которой определяется величина смещения наблюдаемой площадки ТВЭЛ. Полученная информация отображается на экране ПЭВМ и передается различным потребителям информации на главном пульте управления ядерным реактором.As a processing unit for television signals 13, it is possible to use a standard personal computer equipped with a special interface for connecting to the output of the transmitting television camera 12. In this case, the television video signal, which is an image of the TVEL pad shown in FIG. 3. This image is digitized in real time, after which information about the position and coordinates of the light strip, for example, pos. 27 in the structure of the television raster, by which the magnitude of the displacement of the observed site of the fuel rod is determined. The received information is displayed on a PC screen and transmitted to various information consumers on the main control panel of a nuclear reactor.

В предлагаемом устройстве для перемещения измерительной части устройства над зоной загрузки ядерного реактора используются стандартные средства в виде вертикальной штанги с блоками перемещения и горизонтальная несущая штанга 5, устанавливаемая и перемещаемая с помощью соответствующих механизмов, управляемых от главного компьютера ядерного реактора. Для перемещения в зоне установки кассет ТВЭЛ отражательной эталонной пластины 18 используется аналогично первой вертикальной штанге 2 вторая вертикальная штанга 15, снабженная блоками перемещения, также управляемыми от главного компьютера. Блоки перемещения обеих вертикальных штанг находятся в рабочей зоне реактора, но вне водной среды, как это показано на фиг. 1. Блоки перемещения 4 и 17 представляют собой механические муфты, надетые на горизонтальную несущую штангу 5 и перемещаемые по ней с помощью специальных прецизионных электродвигателей, управляемых от главной ЭВМ ядерного реактора. Блоки перемещения 3 и 16 представляют собой аналогичные механические муфты, надетые на вертикальные штанги 2 и 15 и обеспечивающие перемещение указанных штанг в вертикальном направлении с помощью специальных, входящих в их состав электродвигателей по команде от ЭВМ. Указанные блоки перемещения содержат специальные измерительные средства для регистрации величины перемещения вертикальных штанг 2 и 15 и величины перемещения блоков 4 и 17 вдоль горизонтальной штанги 5. Для перемещения измерительной части устройства в зоне загрузки ядерного реактора над плоскостью площадок ТВЭЛ возможно также использование загрузочной машины ядерного реактора, управляемой от ЭВМ с главного пульта управления ядерным реактором. Следует отметить, что для обеспечения высокой точности измерения высот площадок ТВЭЛ порядка 0,2 миллиметра при осуществлении перемещения измерительной части устройства над плоскостью верхних площадок ТВЭЛ используемые для этого перемещения механические средства должны обеспечивать в свою очередь высокую точность перемещения вдоль горизонтали по всей плоскости площадок ТВЭЛ (порядка тех же 0,2 мм) и с заданной скоростью перемещения., что является достаточно сложной технической задачей для механических средств. В противном случае ошибка неплоскостности перемещения измерительного устройства над поверхностью площадок ТВЭЛ войдет в точность определения высот площадок ТВЭЛ и ограничит реальную точность измерений, несмотря на потенциально высокую точность определения высот в предлагаемом устройстве. В настоящее время известны и выпускаются промышленностью высокоточные механические средства типа представленных в предлагаемом устройстве горизонтальной и вертикальных штанг с блоками перемещения, снабженных шаговыми электродвигателями, управляемые от ЭВМ, используемые для астрономических наблюдений.In the proposed device for moving the measuring part of the device above the loading zone of a nuclear reactor, standard means are used in the form of a vertical rod with displacement units and a horizontal support rod 5, installed and moved using appropriate mechanisms controlled from the main computer of the nuclear reactor. To move the reflective reference plate 18 in the zone of installation of the TVEL cassettes, the second vertical rod 15 is used similarly to the first vertical rod 2, equipped with displacement blocks also controlled from the host computer. The movement blocks of both vertical rods are located in the working zone of the reactor, but outside the aqueous medium, as shown in FIG. 1. The movement blocks 4 and 17 are mechanical couplings, worn on a horizontal support rod 5 and moved along it with the help of special precision electric motors controlled from the main computer of a nuclear reactor. The movement blocks 3 and 16 are similar mechanical couplings, worn on the vertical rods 2 and 15 and providing for the movement of these rods in the vertical direction with the help of special electric motors included in their composition on a command from the computer. These displacement blocks contain special measuring means for recording the displacement of vertical rods 2 and 15 and the displacement of blocks 4 and 17 along the horizontal bar 5. To move the measuring part of the device in the loading zone of a nuclear reactor above the plane of the fuel elements, it is also possible to use a loading machine of a nuclear reactor, controlled from a computer from the main control panel of a nuclear reactor. It should be noted that in order to ensure high accuracy of measuring the heights of the fuel elements of the order of 0.2 mm when moving the measuring part of the device above the plane of the upper fuel elements, the mechanical means used for this movement must in turn provide high accuracy of movement along the horizontal across the entire plane of the fuel elements ( of the same 0.2 mm) and with a given speed of movement., which is a rather difficult technical task for mechanical means. Otherwise, the error of the non-flatness of the movement of the measuring device above the surface of the fuel elements will enter the accuracy of determining the heights of the fuel elements and will limit the real measurement accuracy, despite the potentially high accuracy of determining the heights in the proposed device. At present, high-precision mechanical means are known and produced by industry, such as the horizontal and vertical rods represented in the proposed device with displacement units equipped with stepper motors, controlled by computers, used for astronomical observations.

Предлагаемое устройство предназначено для автоматического измерения повысотных отметок (уровней высот) головок тепловыделяющих сборок в зоне загрузки реактора типа ВВЭР. Схема (чертеж) установки сборок ТВЭЛ приведена на фиг. 8. На данной схеме условно показана плоскость верхних площадок сборок ТВЭЛ в зоне загрузки ядерного реактора вид по оптической оси O8-O1 передающей телевизионной камеры 12 (фиг. 1), которая перпендикулярна данной плоскости верхних площадок сборок ТВЭЛ. Указанная плоскость верхних площадок сборок ТВЭЛ, изображенная на фиг. 8, обозначена позицией 11 на фиг. 1. Сборки ТВЭЛ имеют верхние площадки (головки) шестиугольной формы. Указанные сборки ТВЭЛ расположены в отдельных шести секторах зоны загрузки ядерного реактора. В каждом из секторов расположены по 27 отдельных кассет (сборок) ТВЭЛ, пронумерованных мелкими цифрами по отдельности в каждом из секторов. Отдельно пронумерована центральная кассета ТВЭЛ, имеющая на данном чертеже фиг. 8 номер 1 (мелкими цифрами). Таким образом, в зоне загрузки реактора ВВЭР всего установлено 163 кассеты сборок ТВЭЛ (27×6+1=163). Предлагаемое устройство в процессе измерения уровней высот (повысотных отметок) площадок сборок ТВЭЛ осуществляет автоматическое перемещение измерительной части устройства над плоскостью верхних площадок сборок ТВЭЛ. Измерительная часть устройства перемещается последовательно вдоль каждого ряда сборок ТВЭЛ и осуществляет измерение относительной высоты (повысотных отметок) каждой площадки сборки ТВЭЛ, информация о которой непрерывно передается в главный компьютер управления ядерным реактором.The proposed device is intended for automatic measurement of elevations (elevation levels) of the heads of fuel assemblies in the loading zone of a WWER type reactor. The diagram (drawing) of the installation of the fuel assemblies is shown in FIG. 8. This diagram conventionally shows the plane of the upper sites of the fuel assemblies in the nuclear reactor loading zone, view along the optical axis O8-O1 of the transmitting television camera 12 (Fig. 1), which is perpendicular to this plane of the upper sites of the fuel assemblies. The indicated plane of the upper areas of the fuel assembly assemblies shown in FIG. 8 is indicated by 11 in FIG. 1. The assemblies of the fuel elements have upper platforms (heads) of a hexagonal shape. These fuel assemblies are located in six separate sectors of the loading zone of a nuclear reactor. In each sector, 27 separate TVEL cassettes (assemblies) are located, numbered in small numbers separately in each of the sectors. The central cassette of the fuel element is separately numbered, having in this drawing FIG. 8 number 1 (in small numbers). Thus, in the loading zone of the WWER reactor, a total of 163 fuel assemblies of fuel assemblies were installed (27 × 6 + 1 = 163). The proposed device in the process of measuring the levels of heights (elevation marks) of the assemblies of the fuel elements automatically moves the measuring part of the device above the plane of the upper assemblies of the fuel elements. The measuring part of the device moves sequentially along each row of fuel rod assemblies and measures the relative height (elevation marks) of each fuel rod assembly site, information about which is continuously transmitted to the main computer for controlling the nuclear reactor.

По материалам данной заявки разработан экспериментальный образец предлагаемого устройства и проведены исследования его эксплуатационных характеристик с реальными образцами верхних площадок ТВЭЛ без использования водной среды. Образец верхней площадки ТВЭЛ устанавливался на оптическом столике, снабженном узлом перемещения в вертикальном направлении и микрометрическим винтом. В результате исследований получены следующие результаты. Диапазон измерения изменений (перепада) по вертикали в рабочей зоне ядерного реактора высот площадок ТВЭЛ = 50 миллиметров (+ 25, -- 25 мм). Точность измерения высот площадок ТВЭЛ (величина одного дискрета) = 0,2 миллиметра. Быстродействие проведения измерения одной высотной отметки = 64 микросекунды. Максимальный диапазон разброса высот площадок ТВЭЛ при загрузке ядерного реактора не более 25 мм (+ 12,5 -- 12,5 мм). Максимальное расстояние от измерительной части устройства до плоскости расположения площадок ТВЭЛ не более 0,5 метра. Минимальное указанное расстояние (от иллюминатора бокса передающей телевизионной камеры) не менее 15 см. Полное время сканирования с помощью измерительной части устройства всей зоны загрузки ядерного реактора (163 кассеты ТВЭЛ) в непрерывном безостановочном режиме не превышает 20 минут и ограничено только скоростью перемещения измерительной части в водной среде и возникающей турбулентностью воды. На фиг. 6 и фиг. 7 представлены осциллограммы электрических сигналов, полученных в результате обработки телевизионных сигналов в блоке 13, для двух различных положений по высоте площадок ТВЭЛ, изменение высот которых устанавливалось и регулировалось с помощью микрометрического винта оптического стола с точностью установки порядка 0,1 мм., что позволило измерить точность определения высот площадок ТВЭЛ с помощью данного устройства. Указанная измеренная точность составила порядка 0,2 миллиметра по высоте. Следует отметить, что полученные результаты точности измерения высот площадок ТВЭЛ порядка 0,2 миллиметра по нормали к плоскости площадок ТВЭЛ в настоящее время могут быть обеспечены только методом, реализованным в предлагаемом устройстве. При использовании, например, локационного метода для определения изменений высот площадок ТВЭЛ с указанной точностью порядка 0,2 мм, потребовалось бы создание аппаратуры для приема и обработки локационных сигналов в среднем фемтосекундном диапазоне. Такой аппаратуры в настоящее время не существует. Недостатки использования для решения рассмотренной задачи интерферометрических и голографических методов изложены выше при анализе устройства-прототипа. Таким образом, можно утверждать, что предложенное устройство является наиболее адекватным средством для решения задачи оперативного контроля точности установки и загрузки кассет ТВЭЛ в ядерном реакторе. Предлагаемое устройство может быть использовано на реакторных установках типа ВВЭР-1000, ВВЭР-440, РБМК-1000. Предлагаемое устройство может также быть использовано для проведения различных высокоточных измерений расположения и размеров специальных средств и изделий непосредственно в рабочей зоне ядерного реактора. Следует отметить, что предлагаемое устройство обеспечивает полную автоматизацию производимых измерений в ядерном реакторе. Высокая точность, надежность и достоверность получаемой информации позволит при использовании предлагаемого устройства повысить безопасность работы ядерного реактора в составе атомной электрической станции.Based on the materials of this application, an experimental sample of the proposed device was developed and studies of its operational characteristics with real samples of the upper areas of the fuel elements without the use of an aqueous medium were carried out. A sample of the TVEL upper platform was mounted on an optical stage equipped with a vertical displacement unit and a micrometer screw. As a result of the research, the following results were obtained. The range of measurement of vertical changes (difference) in the working area of a nuclear reactor of the heights of the TVEL sites = 50 millimeters (+ 25, - 25 mm). The accuracy of measuring the heights of the fuel elements (the value of one discrete) = 0.2 millimeters. Speed of measurement of one elevation = 64 microseconds. The maximum range of the heights of the TVEL sites when loading a nuclear reactor is not more than 25 mm (+ 12.5 - 12.5 mm). The maximum distance from the measuring part of the device to the plane of the fuel element areas is not more than 0.5 meters. The minimum specified distance (from the porthole of the box of the transmitting television camera) is at least 15 cm. The total scan time using the measuring part of the device of the entire loading zone of the nuclear reactor (163 TVEL cassettes) in continuous non-stop mode does not exceed 20 minutes and is limited only by the speed of movement of the measuring part in aquatic environment and the resulting turbulence of water. In FIG. 6 and FIG. Figure 7 shows the oscillograms of the electrical signals obtained by processing the television signals in block 13 for two different positions along the height of the fuel rods, the height of which was set and adjusted using the micrometer screw of the optical table with an installation accuracy of about 0.1 mm., Which made it possible to measure accuracy of determining the heights of the fuel elements using this device. The indicated measured accuracy was about 0.2 millimeters in height. It should be noted that the results of the accuracy of measuring the heights of the fuel rods of the order of 0.2 millimeters normal to the plane of the fuel rods at the present time can only be provided by the method implemented in the proposed device. When using, for example, the location method to determine changes in the heights of TVEL sites with a specified accuracy of the order of 0.2 mm, it would be necessary to create equipment for receiving and processing location signals in the average femtosecond range. Such equipment does not currently exist. The disadvantages of using interferometric and holographic methods for solving the considered problem are described above in the analysis of the prototype device. Thus, it can be argued that the proposed device is the most appropriate means for solving the problem of operational control of the accuracy of installation and loading of TVEL cassettes in a nuclear reactor. The proposed device can be used in reactor plants of the type VVER-1000, VVER-440, RBMK-1000. The proposed device can also be used for various high-precision measurements of the location and size of special tools and products directly in the working area of a nuclear reactor. It should be noted that the proposed device provides full automation of measurements in a nuclear reactor. High accuracy, reliability and reliability of the information received will allow using the proposed device to increase the safety of a nuclear reactor in a nuclear power plant.

Источники информации.Information sources.

[1]. Патент США №4728483, кл. 376-258. 1982 г.[one]. US patent No. 4728483, CL. 376-258. 1982 g.

[2]. Патент Франции №2544540. G21c 17/06. 1983.[2]. French Patent No. 2544540. G21c 17/06. 1983.

[3]. Патент РФ №2092917. Устройство для контроля топливной сборки ядерного реактора.[3]. RF patent No. 2092917. Device for monitoring the fuel assembly of a nuclear reactor.

[4]. Авторское свидетельство СССР №1467396. G01b 21/02. 1989.23.03. Лазерная щуповая головка для размерного контроля. (Прототип).[four]. USSR copyright certificate No. 1467396. G01b 21/02. 1989.23.03.03. Laser stylus head for dimensional control. (Prototype).

[5]. Подводная фотография. Бабак Э.В. Изд.во «Машиностроение». 1969 г. Ленинград.[5]. Underwater photo. Babak E.V. Publishing House "Engineering". 1969 Leningrad.

[6]. Пространственные модуляторы света. Васильев А.А., Компанец И.Н. Изд.во «Радио и связь». 1987 г. Москва. Стр. 53, рис. 2.1.[6]. Spatial light modulators. Vasiliev A.A., Kompanets I.N. Publishing House "Radio and Communications". 1987 Moscow. Page 53, fig. 2.1.

Claims (7)

1. Устройство для контроля точности установки сборок тепловыделяющих элементов в ядерном реакторе, содержащее источник оптического излучения, установленный посредством кронштейна на первой вертикальной штанге в ее нижней части, снабженной блоками перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, установленными на горизонтальной несущей штанге, отличающееся тем, что введены передающая телевизионная камера, блок обработки телевизионных сигналов, блок формирования оптической диаграммы направленности, расположенный на оптической оси источника оптического излучения и оптически связанный с выходом источника оптического излучения, вторая вертикальная штанга с блоками перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, установленными на горизонтальной несущей штанге, и эталонная отражательная пластина, установленная на нижнем конце второй вертикальной штанги, плоскость эталонной отражательной пластины параллельна плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов, при этом передающая телевизионная камера установлена на нижнем конце первой вертикальной штанги на фиксированном расстоянии от источника оптического излучения, угол между оптической осью передающей телевизионной камеры и нормалью к плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов составляет величину от нуля до 45 градусов, угол между оптической осью источника оптического излучения и нормалью к плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов составляет величину от 60 до 30 градусов, оптические оси передающей телевизионной камеры и источника оптического излучения находятся в одной плоскости, перпендикулярной плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов, причем указанные оптические оси пересекаются в точке, находящейся в плоскости верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов, блок обработки телевизионных сигналов расположен вне рабочей зоны ядерного реактора и связан с выходом передающей телевизионной камеры электрическим кабелем.1. A device for controlling the accuracy of the installation of assemblies of fuel elements in a nuclear reactor, containing an optical radiation source mounted by means of a bracket on a first vertical rod in its lower part, equipped with displacement units in the vertical and horizontal directions mounted on a horizontal supporting rod, characterized in that a transmitting television camera, a processing unit for television signals, an optical beamforming unit located on the optical the axis of the optical radiation source and optically coupled to the output of the optical radiation source, a second vertical rod with displacement units in the vertical and horizontal directions mounted on a horizontal support rod and a reference reflective plate mounted on the lower end of the second vertical rod, the plane of the reference reflective plate is parallel the plane of the upper assemblies of the fuel elements, while the transmitting television camera is mounted on the lower end of the first of the vertical rod at a fixed distance from the optical radiation source, the angle between the optical axis of the transmitting television camera and the normal to the plane of the upper areas of the fuel assembly assemblies is from zero to 45 degrees, the angle between the optical axis of the optical radiation source and the normal to the plane of the upper fuel assembly assemblies elements is from 60 to 30 degrees, the optical axis of the transmitting television camera and the optical radiation source are in the same plane velocity perpendicular to the plane of the upper areas of the assemblies of the fuel elements, with the optical axes intersecting at a point located in the plane of the upper areas of the assemblies of the fuel elements, the television signal processing unit is located outside the working area of the nuclear reactor and is connected to the output of the transmitting television camera by an electric cable. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем передающая телевизионная камера и источник оптического излучения с блоком формирования оптической диаграммы направленности помещены в водонепроницаемые боксы, снабженные оптическими иллюминаторами.2. The device according to claim 1, characterized in that therein a transmitting television camera and an optical radiation source with an optical beam forming unit are placed in waterproof boxes equipped with optical portholes. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник оптического излучения выполнен на основе последовательно установленных на оптической оси рефлектора, лампы накаливания и конденсора.3. The device according to claim 1, characterized in that the optical radiation source is based on a reflector, an incandescent lamp, and a condenser that are sequentially mounted on the optical axis. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки телевизионных сигналов содержит последовательно соединенные блок выделения телевизионной строки и блок определения промежутка времени смещения импульса видеосигнала от начала телевизионной строки.4. The device according to claim 1, characterized in that the processing unit of the television signals contains a series-connected unit for selecting a television line and a unit for determining a period of time for the offset of the video signal pulse from the beginning of the television line. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем блок формирования оптической диаграммы направленности содержит последовательно установленные на оптической оси оптическую диафрагму и формирующий объектив.5. The device according to claim 1, characterized in that in it the block for generating an optical radiation pattern comprises an optical diaphragm and a forming lens sequentially mounted on the optical axis. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем источник оптического излучения выполнен на основе инжекционного полупроводникового лазера, помещенного в бокс, предохраняющий от радиационного излучения ядерного реактора.6. The device according to claim 1, characterized in that the optical radiation source is made on the basis of an injection semiconductor laser placed in a box that protects from radiation of a nuclear reactor. 7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в нем оптическая диафрагма выполнена на основе матричного управляемого модулятора света. 7. The device according to claim 5, characterized in that it has an optical diaphragm based on a matrix controlled light modulator.
RU2015136357/07A 2015-08-27 2015-08-27 Device for controlling accuracy of installation of fuel assemblies in nuclear reactor RU2594173C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136357/07A RU2594173C2 (en) 2015-08-27 2015-08-27 Device for controlling accuracy of installation of fuel assemblies in nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136357/07A RU2594173C2 (en) 2015-08-27 2015-08-27 Device for controlling accuracy of installation of fuel assemblies in nuclear reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015136357A RU2015136357A (en) 2016-01-10
RU2594173C2 true RU2594173C2 (en) 2016-08-10

Family

ID=55071893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015136357/07A RU2594173C2 (en) 2015-08-27 2015-08-27 Device for controlling accuracy of installation of fuel assemblies in nuclear reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2594173C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747265C1 (en) * 2017-10-19 2021-05-04 Шкода Йс А.С. Method and device for measuring the absolute position of a linear translational element
RU2789006C1 (en) * 2022-04-20 2023-01-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for controlling the background radiation meter of the fuel column of a fuel rod

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1467396A1 (en) * 1987-03-16 1989-03-23 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Laser feeler head for checking dimensions
WO1996039701A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Westinghouse Electric Corporation Automated video characterization of nuclear power plant components
JP2000346979A (en) * 1999-06-01 2000-12-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Remote inspection device of reactor fuel assembly head
EP2599088B1 (en) * 2010-07-27 2014-12-03 Areva Np Method for controlling the positions of nuclear fuel assemblies inside a nuclear reactor core, and corresponding control assembly

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1467396A1 (en) * 1987-03-16 1989-03-23 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Laser feeler head for checking dimensions
WO1996039701A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Westinghouse Electric Corporation Automated video characterization of nuclear power plant components
JP2000346979A (en) * 1999-06-01 2000-12-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Remote inspection device of reactor fuel assembly head
EP2599088B1 (en) * 2010-07-27 2014-12-03 Areva Np Method for controlling the positions of nuclear fuel assemblies inside a nuclear reactor core, and corresponding control assembly

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747265C1 (en) * 2017-10-19 2021-05-04 Шкода Йс А.С. Method and device for measuring the absolute position of a linear translational element
RU2789006C1 (en) * 2022-04-20 2023-01-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for controlling the background radiation meter of the fuel column of a fuel rod

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015136357A (en) 2016-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107121095B (en) A kind of method and device of precise measurement super-large curvature radius
KR102469816B1 (en) 3D reconstruction system and 3D reconstruction method
CN108332708A (en) Laser leveler automatic checkout system and detection method
CN111458108B (en) Transmitting-receiving optical axis parallelism measuring device and measuring method
CN106767545A (en) A kind of high accuracy high-space resolution angel measuring instrument and angle measurement method
CN110082071B (en) Device and method for measuring optical parallel difference of right-angle prism
CN109283184A (en) A kind of beauty defects measurement method based on spectral confocal sensor
CN111457942B (en) Plane height-fixing calibration device
CN105043242B (en) A kind of contrast anti-interference ladder planar reflector laser interference instrument and scaling method and measuring method
CN102878933B (en) Comparator based on white light interference positioning principle and detection method thereof
RU2757474C2 (en) Scanning device and method for measuring and examining round holes in transparent liquids in medium with ionizing radiation
RU2594173C2 (en) Device for controlling accuracy of installation of fuel assemblies in nuclear reactor
CN207231420U (en) Mobile phone curved surface housing profile measuring apparatus and its side angle slide unit based on Spectral Confocal technology
CN109520526A (en) A kind of star simulator calibration and self-collimation measurement system and method based on total optical path
CN105444702A (en) Object flatness optical detection system
CN106323198B (en) A kind of high-precision, wide scope and big working distance laser auto-collimation apparatus and method
CN106225730B (en) The big working distance autocollimation of portable combined zeroing high-precision laser and method
CN208187381U (en) Laser leveler automatic checkout system
KR101254297B1 (en) Method and system for measuring thickness and surface profile
CN109544637A (en) Binocular calibration verifies device
CN108151674A (en) A kind of method and apparatus for improving optical detecting instrument precision
CN105004263B (en) A kind of contrast anti-interference fine motion planar reflector laser interference instrument and scaling method and measuring method
CN209214634U (en) A kind of star simulator calibration and self-collimation measurement system based on total optical path
CN203672722U (en) Bending rigidity testing device used in high-low temperature environments
RU2247939C2 (en) Method for checking cylindrical components such as nuclear fuel pellets for perpendicularity

Legal Events

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

Effective date: 20180828