RU2603017C1 - Apparatus for controlling characteristics of fuel column annular fuel element - Google Patents

Apparatus for controlling characteristics of fuel column annular fuel element Download PDF

Info

Publication number
RU2603017C1
RU2603017C1 RU2015125655/07A RU2015125655A RU2603017C1 RU 2603017 C1 RU2603017 C1 RU 2603017C1 RU 2015125655/07 A RU2015125655/07 A RU 2015125655/07A RU 2015125655 A RU2015125655 A RU 2015125655A RU 2603017 C1 RU2603017 C1 RU 2603017C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
column
fuel element
rod
gamma radiation
Prior art date
Application number
RU2015125655/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович Черевик
Ия Викторовна Новикова
Сергей Васильевич Дулев
Владимир Владимирович Лемехов
Сергей Анатольевич Глушко
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод"
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 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" filed Critical Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority to RU2015125655/07A priority Critical patent/RU2603017C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603017C1 publication Critical patent/RU2603017C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/24—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing the transmission of wave or particle radiation through the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to nuclear power engineering and can be used in making annular fuel elements of nuclear reactors. Apparatus for controlling characteristics of fuel column of annular fuel elements comprises a row of blocks 1-4 for detection of gamma-radiation of fuel column and blocks 5, 6 for detection of gamma-radiation passing through fuel column. Source 13 of gamma-radiation is fixed on end of bar 12, intended for introduction into cavity of fuel element 9. Mechanism for moving fuel element is configured for translational movement of fuel element 9 along its axis and includes mechanism 8 for gripping and turning fuel element 9 about its axis by 90 degrees. Two blocks 5, 6 for detection of gamma-radiation are located on opposite sides of fuel element displacement axis 9. Control unit is connected to detection blocks and to displacement mechanism of fuel element 9.
EFFECT: technical result is possibility, in one pass of annular fuel element, of obtaining all necessary quality characteristics of its production.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению кольцеобразных тепловыделяющих элементов (твэлов), изготовленных в виде труб, заполненных уран-засыпным или уран-заливным ядерным керамическим топливом, для тепловыделяющих сборок ядерных реакторов (ТВС). Изобретение предназначено для контроля параметров кольцевых твэлов различного диаметра и различного обогащения с выдачей заключения о качестве их изготовления.The invention relates to nuclear energy and can be used in enterprises manufacturing ring-shaped fuel elements (fuel elements) made in the form of pipes filled with uranium-filled or uranium-filled nuclear ceramic fuel for fuel assemblies of nuclear reactors (FA). The invention is intended to control the parameters of annular fuel rods of various diameters and various enrichment with the issuance of conclusions on the quality of their manufacture.

Известно, что для нормальной работы реактора, исключения искажений нейтронного и температурного полей каждый кольцевой твэл в составе ТВС должен содержать строго заданное количество ядерного топлива - делящегося изотопа уран-235, равномерно распределенного по длине топливного столба твэла. При снаряжении твэлов происходит засыпка порошка UO2 в кольцевой зазор со строго заданным значением массовой доли урана-235 в смеси изотопов урана (обогащение). При этом не исключены случаи, когда топливо распределится по длине топливного столба неравномерно или технология его сборки будет нарушена. При этом длина топливного столба, масса засыпанного топлива, обогащение топливного столба и другие характеристики будут отличаться от их номинальных значений. С учетом важности этих характеристик твэла возникла необходимость контроля твэлов и их разбраковки перед сборкой в ТВС.It is known that for normal operation of the reactor, elimination of distortion of the neutron and temperature fields, each annular fuel element in a fuel assembly should contain a strictly specified amount of nuclear fuel - a fissile uranium-235 isotope uniformly distributed along the length of the fuel column. When fueling fuel rods, UO 2 powder is filled into an annular gap with a strictly specified mass fraction of uranium-235 in a mixture of uranium isotopes (enrichment). At the same time, cases are not excluded when the fuel is distributed unevenly along the length of the fuel column or the assembly technology will be violated. At the same time, the length of the fuel column, the mass of the filled fuel, the enrichment of the fuel column and other characteristics will differ from their nominal values. Given the importance of these fuel rod characteristics, it became necessary to control the fuel rods and to sort them before assembling them in a fuel assembly.

При выходном контроле характеристик качества топливного столба кольцевых изделий, где топливом является порошок UO2, засыпанный между оболочками коаксиальных цилиндров различных диаметров (разница в диаметрах этих цилиндров образует кольцевой зазор), контролируемыми параметрами являются следующие.When the output control of the quality characteristics of the fuel column of ring products, where the fuel is UO 2 powder, is poured between the shells of coaxial cylinders of various diameters (the difference in the diameters of these cylinders forms an annular gap), the following parameters are controlled.

Первый параметр - это средняя поверхностная плотность распределения топлива (Plsr) (масса засыпанного топлива на единицу площади поверхности).The first parameter is the average surface density of the fuel distribution (Plsr) (the mass of the filled fuel per unit surface area).

Второй параметр - это локальная поверхностная плотность распределения топлива на длине 10 мм (Pll). При этом при засыпке топлива оно может произвольным образом сформироваться в кольцевом зазоре. Поэтому для реальной картины распределения топлива необходимо производить контроль локальной поверхностной плотности по секторам равным 1/4 от полной поверхности на длине 1 см.The second parameter is the local surface density of the fuel distribution over a length of 10 mm (Pll). In this case, when filling the fuel, it can be arbitrarily formed in the annular gap. Therefore, the local surface density control must be carried out by sector to real fuel distribution pattern equal to 1/4 of the total surface of 1 cm in length.

Однако в процессе производства изделий и их нейтронно-физических испытаний выяснилось, что порой возникают эффекты, которые при допустимых значениях вышеуказанных параметров приводят к повышенному энерговыделению. Поэтому для того, чтобы исключить все возможные причины этого, необходимо ввести дополнительные параметры контроля, а именно:However, in the process of production of products and their neutron-physical tests, it turned out that sometimes there are effects that, with acceptable values of the above parameters, lead to increased energy release. Therefore, in order to exclude all possible reasons for this, it is necessary to introduce additional control parameters, namely:

- идентификация изделий по типу обогащения (R);- identification of products by type of enrichment (R);

- масса топлива, закруженного в оболочку (Mu);- mass of fuel circled in the shell (Mu);

- длина топливного столба (La).- the length of the fuel column (La).

Известен комплекс контроля внутренней структуры тепловыделяющих элементов (твэлов) в виде столба топливных таблеток, содержащий, по меньшей мере, один модуль контроля, соединенный с системой управления для обработки результатов контроля, при этом модуль контроля выполнен с возможностью перемещения по нему столба топливных таблеток и включает последовательно расположенные многоканальный спектрометрический блок для анализа спектра собственного гамма-излучения столба топливных таблеток, блок детектирования гамма-излучения, прошедшего через столб топливных таблеток, с внешним источником гамма-излучения для контроля зазоров между топливными таблетками и блок вихретокового контроля наличия металлических комплектующих в столбе топливных таблеток. Многоканальный спектрометрический блок включает сцинтилляционные устройства детектирования, расположенные в одну линию, каждое из которых соединено с соответствующим одноплатным спектрометром, связанным с контроллером системы управления, причем сцинтиллятор каждого сцинтилляционного устройства детектирования представляет собой кристалл NaI(Tl) со сквозным боковым отверстием для прохода через него столба таблеток. Внешний источник гамма-излучения представляет собой изотоп Am241, а блок детектирования прошедшего через столб топливных таблеток гамма-излучения содержит сцинтилляционное устройство детектирования, соединенное с дополнительным одноплатным спектрометром, связанным с контроллером системы управления (RU 89752 U1, 10.12.2009).A known control system of the internal structure of fuel elements (fuel elements) in the form of a column of fuel tablets, containing at least one control module connected to a control system for processing control results, while the control module is configured to move a column of fuel tablets along it and includes sequentially arranged multi-channel spectrometric unit for analyzing the spectrum of intrinsic gamma radiation of a column of fuel pellets, a unit for detecting gamma radiation that has passed o through a column of fuel pellets, with an external source of gamma radiation to control the gaps between the fuel pellets and an eddy current control unit for the presence of metal components in the column of fuel pellets. The multichannel spectrometric unit includes scintillation detection devices located in a single line, each of which is connected to a corresponding single-board spectrometer connected to the controller of the control system, and the scintillator of each scintillation detection device is a NaI (Tl) crystal with a through side hole for a column to pass through it pills. The external gamma radiation source is the Am241 isotope, and the detection unit for gamma radiation passed through the column of fuel pellets contains a scintillation detection device connected to an additional single-board spectrometer connected to the control system controller (RU 89752 U1, 10.12.2009).

Комплекс позволяет: контролировать среднее обогащение столбов топливных таблеток ТВЭЛ; выявлять аномальные по обогащению единичные топливные таблетки в столбе (столбах); выявлять аномальные по обогащению участки столбов топливных таблеток; выявлять непредусмотренные конструкцией зазоры между топливными таблетками и определять наличие/отсутствие металлических комплектующих в топливном столбе стержневого твэла.The complex allows you to: control the average enrichment of the pillars of fuel pellets TVEL; identify abnormal enrichment single fuel tablets in a column (s); identify abnormal enrichment sections of pillars of fuel pellets; to identify gaps between the fuel pellets not provided by the design and to determine the presence / absence of metal components in the fuel column of the rod fuel rod.

Комплекс не позволяет осуществлять контроль кольцевых твэлов, которые могут иметь неравномерное распределение топлива не только по длине, но и по секторам кольцевого зазора.The complex does not allow the control of ring fuel elements, which may have an uneven distribution of fuel not only in length, but also in sectors of the annular gap.

Задачей изобретения является создание установки автоматического контроля параметров кольцевых твэлов, позволяющей определять все вышеуказанные параметры в одной установке одновременно за один проход твэла и уменьшить объем последующих внутриреакторных испытаний.The objective of the invention is the creation of an automatic control unit for the parameters of annular fuel rods, which allows to determine all of the above parameters in one installation simultaneously in one pass of the fuel rod and reduce the volume of subsequent in-line tests.

Для контроля R применяется гамма-эмиссионный метод.To control R, the gamma emission method is used.

Для контроля Plsr; Pll; Mu; La применяется гамма-абсорбционный метод.To control plsr; Pll; Mu; La applies the gamma absorption method.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности определения равномерности распределения топлива в кольцевом зазоре кольцевого твэла и среднего обогащения кольцевого твэла.The technical result of the invention is to provide the ability to determine the uniformity of the distribution of fuel in the annular gap of the annular fuel rod and the average enrichment of the annular fuel element.

Технический результат достигается установкой для контроля характеристик топливного столба кольцевых твэлов, содержащей расположенные в ряд блоки детектирования собственного гамма-излучения топливного столба и блоки детектирования гамма-излучения, прошедшего через топливный столб, источник гамма-излучения, механизм перемещения твэла и блок управления, связанный с блоками измерения и с механизмом перемещения твэла, в которой, согласно изобретению, источник гамма-излучения закреплен на конце штанги, предназначенной для ввода в полость твэла, механизм перемещения твэла выполнен с возможностью обеспечения поступательного перемещения твэла вдоль своей оси и включает механизма захвата и поворота твэла вокруг своей оси на 90 градусов, причем установка включает два блока детектирования гамма-излучения, прошедшего через топливный столб, расположенные с противоположных сторон от оси перемещения твэла.The technical result is achieved by the installation for monitoring the characteristics of the fuel column of the annular fuel rods, containing located in a row of units for detecting the own gamma radiation of the fuel column and blocks for detecting gamma radiation transmitted through the fuel column, a gamma radiation source, a fuel rod moving mechanism and a control unit associated with measurement units and with a mechanism for moving a fuel rod, in which, according to the invention, the gamma radiation source is fixed at the end of the rod intended for insertion into the cavity a fuel rod, a fuel rod moving mechanism is configured to provide translational movement of a fuel rod along its axis and includes a mechanism for capturing and rotating a fuel rod around its axis by 90 degrees, and the installation includes two gamma radiation detection units that passed through the fuel column located on opposite sides of the axis the movement of the fuel rod.

На фиг. 1 приведена схема предложенной установки.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed installation.

На фиг. 2 показан кольцевой твэл с введенной в него штангой с источником гамма-излучения.In FIG. 2 shows an annular fuel rod with a rod inserted into it with a gamma radiation source.

На фиг. 3 приведен график временной зависимости плотности потока гамма-квантов, прошедших через топливный столб твэла.In FIG. Figure 3 shows a graph of the time dependence of the flux density of gamma rays transmitted through a fuel column.

Установка для контроля характеристик топливного столба кольцевого твэла содержит измерительный узел, включающий блоки детектирования 1-6. Блоки 1-4 детектирования собственного излучения топливного столба твэла расположены в ряд и предназначены для измерения обогащения твэла. Перед ними расположены блоки 5, 6 детектирования гамма-излучения, прошедшего через топливный столб, которые предназначены для измерения характеристик равномерности распределения топлива.Installation for monitoring the characteristics of the fuel column of the annular fuel rod contains a measuring unit, including detection units 1-6. Units 1-4 for detecting the intrinsic radiation of a fuel column of a fuel rod are arranged in a row and are designed to measure fuel enrichment. In front of them are blocks 5, 6 for detecting gamma radiation transmitted through the fuel column, which are designed to measure the uniformity of fuel distribution.

Механизм перемещения твэла включает двигатель 7, связанный с механизмом 8 захвата и поворота твэла.The mechanism for moving the fuel rod includes an engine 7 associated with the mechanism 8 of the capture and rotation of the fuel rod.

Блок управления (не показан) связан с механизмом перемещения твэла и обеспечивает перемещение твэла в продольном направлении через измерительный узел, поворот твэла на 90°, снятие информации с блоков 1-6 о структуре топливного столба.The control unit (not shown) is connected with the mechanism for moving the fuel rod and provides for the movement of the fuel rod in the longitudinal direction through the measuring unit, the rotation of the fuel rod by 90 °, the removal of information from blocks 1-6 on the structure of the fuel column.

Блок управления реализован на промышленном компьютере ADVANTEG с установленной платой коммуникационного процессора СР5611 и платами спектрометров типа SBS-77 и на контроллере SIMATIC S7-300.The control unit is implemented on an ADVANTEG industrial computer with the CP5611 communication processor board and spectrometer boards of the SBS-77 type installed and on the SIMATIC S7-300 controller.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Кольцевой твэл 9 захватывается механизмом 8 захвата и поворота за его заглушку, и из положения 10 двигатель 7 с постоянной скоростью начинает его перемещать через блоки детектирования 1-6 в положение 11 (фиг. 1). При этом штанга 12 с закрепленным на ее конце источником 13 гамма-излучения вводится в полость твэла 9 (фиг. 2) таким образом, что источник 13 гамма-излучения находится между блоками 5 и 6 детектирования, расположенными друг напротив друга по обе стороны от оси перемещения твэла. При этом посредством блоков 5, 6 детектирования происходит измерение характеристик равномерности распределения топлива в первой и третьей четвертях твэла.An annular fuel rod 9 is captured by the capture and rotation mechanism 8 by its plug, and from position 10, the engine 7 starts to move it at a constant speed through the detection units 1-6 to position 11 (Fig. 1). In this case, the rod 12 with the gamma radiation source 13 fixed at its end is inserted into the cavity of the fuel rod 9 (Fig. 2) so that the gamma radiation source 13 is between the detection units 5 and 6, located opposite each other on both sides of the axis the movement of the fuel rod. In this case, by means of detection units 5, 6, the characteristics of uniformity of fuel distribution in the first and third quarters of a fuel element are measured.

В положении 11 твэл останавливается, и происходит измерение среднего обогащения топливного столба посредством блоков 1-4 детектирования.At position 11, the fuel rod stops and the average enrichment of the fuel column is measured by the detection units 1-4.

Затем механизмом 8 захвата и поворота твэл 9 поворачивается на 90° и с той же скоростью возвращается в положение 10. При этом происходит измерение характеристик равномерности распределения топлива во второй и четвертой четвертях твэла 9.Then, by the mechanism 8 of capturing and turning the fuel rod 9 rotates 90 ° and at the same speed returns to position 10. In this case, the characteristics of the uniformity of fuel distribution in the second and fourth quarters of the fuel rod 9 are measured.

По окончании цикла измерения механизм 8 захвата и поворота расцепляется с заглушкой твэла 9, и твэл 9 выгружается с позиции 10.At the end of the measurement cycle, the capture and rotation mechanism 8 is disengaged from the plug of the fuel element 9, and the fuel element 9 is unloaded from position 10.

Далее цикл повторяется в автоматическом режиме для последующих изделий.Next, the cycle is repeated automatically for subsequent products.

Гамма-излучение от источника 13 проходит через топливное кольцо твэла 9 и регистрируется блоками 5 и 6 детектирования. Блоки 5, 6 детектирования подключены к соответствующим платам спектрометров гамма-излучения, которые из всего спектра его излучения выделяют главную аналитическую линию и по ее интенсивности судят о распределении топлива в секторе твэла 9, через который проходит гамма-излучение. Применение спектрометров позволяет из всего спектра излучения (в который входит гамма-излучение самого топлива, фоновое гамма-излучение, рассеянное гамма-излучение и все энергетические линии источника гамма-излучения) выделить необходимый энергетический диапазон. В качестве источника 13 гамма-излучения используется изотоп Co57 с энергетической линией излучения 122 Кэв. Данная линия является наиболее подходящей для контроля урана, так как при ней соотношение поглощения и не поглощения для урана является максимальным (более чем в 10 раз). По изменению интенсивности регистрации гамма-квантов можно судить о распределении топлива в кольцеобразном зазоре твэла 9.Gamma radiation from the source 13 passes through the fuel ring of the fuel rod 9 and is recorded by the detection units 5 and 6. Detection blocks 5, 6 are connected to the corresponding boards of gamma radiation spectrometers, which select the main analytical line from the entire spectrum of its radiation and judge by its intensity the distribution of fuel in the fuel element 9 through which gamma radiation passes. The use of spectrometers allows one to select the necessary energy range from the entire spectrum of radiation (which includes gamma radiation of the fuel itself, background gamma radiation, scattered gamma radiation and all energy lines of the gamma radiation source). As the source 13 of gamma radiation, the Co57 isotope with an energy line of 122 Kev is used. This line is the most suitable for uranium control, since with it the ratio of absorption and non-absorption for uranium is maximum (more than 10 times). By changing the intensity of registration of gamma rays, one can judge the distribution of fuel in the annular gap of the fuel rod 9.

При движении твэла 9 в процессе контроля плотность потока гамма-квантов, прошедшего через топливный слой твэла 9, с помощью сцинтилляционного блока 5 (6) детектирования преобразуется в статистически распределенную последовательность электрических импульсов, поступающих на плату спектрометрического анализатора, где происходит соответствующее усиление и амплитудная дискриминация, а далее запись в файл временной последовательности чисел зависимости N(L), где:When a fuel element 9 moves in the control process, the density of the gamma-ray flux transmitted through the fuel layer of the fuel element 9 is converted using a scintillation detection unit 5 (6) into a statistically distributed sequence of electrical pulses arriving at the spectrometer analyzer board, where corresponding amplification and amplitude discrimination occurs and then write to the file the time sequence of numbers of the dependencies N (L), where:

N - количество импульсов за единицу времени (скорость счета);N is the number of pulses per unit time (count rate);

L - координата участка топливного столба твэла.L is the coordinate of the fuel column of the fuel element.

На фиг. 3 обозначены:In FIG. 3 are indicated:

ПФОН - значение скорости счета «на воздухе»;PFON - the value of the count rate "in the air";

ВПП - верхнее пороговое значение скорости счета для порогового значения линейной плотности, расположенной в топливном столбе;Runway - the upper threshold value of the count rate for the threshold value of the linear density located in the fuel column;

НПП - нижнее пороговое значение скорости счета для порогового значения линейной плотности, расположенной в топливном столбе.NPP - the lower threshold value of the count rate for the threshold value of the linear density located in the fuel column.

ТС - значение скорости счета для топливного столба, определяющее начало и конец топливного столба.TS - the value of the counting speed for the fuel column, which determines the beginning and end of the fuel column.

Пороговые значения выбирают в процессе предварительных исследований.Threshold values are selected during the preliminary studies.

Для расчета длины топливного столба определяется расстояние между точками начала и конца топливного столба (ТС) и по соответствующей линейной градуировочной зависимости, полученной с помощью стандартных образцов средней поверхностной плотности, определяется длина топливного столба. В данных образцах аттестованными параметрами являются: масса загруженного топлива; длина активной части; средняя линейная плотность; средняя поверхностная плотность. Стандартные образцы изготавливаются таким образом, чтобы совместить указанные выше характеристики в одном образце, а количество образцов выбирается таким, чтобы перекрыть необходимые диапазоны измерения указанных выше характеристик. При этом наиболее важным является выбор критерия начала и конца топливного столба, так как при засыпке топлива граница получается «размытой». Данные критерии выбираются путем дифференцирования кривой распределения временной зависимости N(L) (фиг. 3). Точки, где производная стремится к нулю, соответствуют началу и концу топливного столба.To calculate the length of the fuel column, the distance between the points of the beginning and end of the fuel column (TS) is determined and the length of the fuel column is determined from the corresponding linear calibration dependence obtained using standard samples of average surface density. The certified parameters in these samples are: mass of loaded fuel; length of the active part; average linear density; average surface density. Standard samples are manufactured in such a way as to combine the above characteristics in one sample, and the number of samples is selected so as to cover the necessary measurement ranges of the above characteristics. In this case, the most important is the choice of the criterion of the beginning and end of the fuel column, since when filling the fuel the border is “blurred”. These criteria are selected by differentiating the distribution curve of the time dependence N (L) (Fig. 3). The points where the derivative tends to zero correspond to the beginning and end of the fuel column.

Для расчета массы загруженного топлива по тем же стандартным образцам строится линейная градуировочная зависимость определения средней линейной плотности. Поэтому, определяя при контроле значение линейной плотности и длину топливного столба, простым умножением значения полученной длины и значения полученной средней линейной плотности определяют массу загруженного в твэл топлива.To calculate the mass of the loaded fuel according to the same standard samples, a linear calibration dependence is constructed for determining the average linear density. Therefore, when determining the control value of the linear density and the length of the fuel column, simply multiplying the values of the obtained length and the values of the obtained average linear density determine the mass of fuel loaded into the fuel rod.

Данные процедуры вычисления происходят автоматически в блоке управления при движении твэла 9. При этом полученную информацию можно выводить для анализа и в численном, и в графическом виде.These calculation procedures occur automatically in the control unit when the fuel rod 9 moves. At the same time, the obtained information can be output for analysis both in numerical and graphical form.

При прямом проходе твэла 9 данные характеристики измеряются в двух противоположных четвертях (секторах) кольцевого твэла.With the direct passage of the fuel rod 9, these characteristics are measured in two opposite quarters (sectors) of the annular fuel rod.

При обратном проходе твэл 9 автоматически поворачивается на 90 градусов, и измерения проводятся в двух других противоположных четвертях.During the return pass, the fuel rod 9 automatically rotates 90 degrees, and measurements are taken in two other opposite quarters.

Измерение среднего обогащения твэла осуществляется следующим образом.Measurement of the average enrichment of a fuel rod is as follows.

Так как на вид кольцевые твэлы 9 различного обогащения совершенно одинаковые, то возможно их перепутывание при формировании активной зоны. Поэтому для контроля среднего обогащения устанавливаются несколько спектрометрических каналов для измерения собственного гамма излучения топливного столба - блоки 1-4 детектирования.Since the appearance of the ring fuel rods 9 of various enrichment are exactly the same, it is possible to confuse them in the formation of the active zone. Therefore, to control the average enrichment, several spectrometric channels are installed for measuring the own gamma radiation of the fuel column — detection units 1-4.

Как только процедура измерения равномерности блоками 5 и 6 детектирования будет завершена, твэл 9 оказывается в районе работы блоков 1-4 детектирования. При этом твэл 9 останавливается в положении 11 на короткое время (не более 10-ти секунд), и происходит измерение спектра собственного излучения топливного столба. Численное значение площади спектра в районе аналитической линии U235 185Кэв определяет значение обогащения. Так как изделие засыпное, то порошок топлива в одном изделии может быть только одного обогащения. Поэтому, измеряя (для достаточной статистики при коротком времени измерения) площадь спектра в нескольких точках топливного столба и усреднив ее, можно идентифицировать твэл по обогащению.As soon as the uniformity measurement procedure by detection units 5 and 6 is completed, fuel rod 9 is in the area of operation of detection units 1-4. In this case, the fuel rod 9 stops at position 11 for a short time (no more than 10 seconds), and the spectrum of the self-radiation of the fuel column is measured. The numerical value of the spectrum area in the region of the analytical line U235 185 Kev determines the value of enrichment. Since the product is filled, the fuel powder in one product can be only one enrichment. Therefore, by measuring (for sufficient statistics with a short measurement time) the spectrum area at several points of the fuel column and averaging it, one can identify fuel elements by enrichment.

Таким образом, за один проход твэла 9 производится измерение всех возможных параметров, необходимых для оценки качества изготовленного твэла 9.Thus, in one pass of the fuel rod 9, the measurement of all possible parameters necessary for assessing the quality of the manufactured fuel rod 9 is performed.

Разработанная установка позволяет за один проход кольцевого твэла получить все необходимые характеристики качества его изготовления и сократить до минимума их стендовые испытания.The developed installation allows for one pass of the annular fuel rod to obtain all the necessary quality characteristics of its manufacture and to minimize their bench tests.

Claims (1)

Установка для контроля характеристик топливного столба кольцевого тепловыделяющего элемента (твэла), содержащая расположенные в ряд блоки детектирования собственного гамма-излучения топливного столба и блоки детектирования гамма-излучения, прошедшего через топливный столб, источник гамма-излучения, механизм перемещения твэла и блок управления, связанный с блоками детектирования и с механизмом перемещения твэла, характеризующаяся тем, что источник гамма-излучения закреплен на конце штанги, предназначенной для ввода в полость твэла, механизм перемещения твэла выполнен с возможностью обеспечения поступательного перемещения твэла вдоль своей оси и включает механизма захвата и поворота твэла вокруг своей оси на 90°, а установка включает два блока детектирования гамма-излучения, прошедшего через топливный столб, расположенные с противоположных сторон от оси перемещения твэла. Installation for monitoring the characteristics of the fuel column of an annular fuel element (fuel rod), comprising in-line units for detecting the own gamma radiation of the fuel column and units for detecting gamma radiation transmitted through the fuel column, a gamma radiation source, a fuel rod moving mechanism and a control unit associated with detection units and with a mechanism for moving the fuel rod, characterized in that the gamma radiation source is fixed at the end of the rod, designed to enter the cavity of the fuel rod, The fuel rod movement mechanism is configured to provide translational movement of the fuel rod along its axis and includes a mechanism for capturing and rotating the fuel rod around its axis by 90 °, and the installation includes two gamma radiation detection units transmitted through the fuel column located on opposite sides of the fuel axis .
RU2015125655/07A 2015-06-29 2015-06-29 Apparatus for controlling characteristics of fuel column annular fuel element RU2603017C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015125655/07A RU2603017C1 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Apparatus for controlling characteristics of fuel column annular fuel element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015125655/07A RU2603017C1 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Apparatus for controlling characteristics of fuel column annular fuel element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603017C1 true RU2603017C1 (en) 2016-11-20

Family

ID=57760016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015125655/07A RU2603017C1 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Apparatus for controlling characteristics of fuel column annular fuel element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603017C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671819C1 (en) * 2017-11-10 2018-11-07 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Installation for controlling characteristics of vibro-packed fuel rods
RU2787013C1 (en) * 2022-06-07 2022-12-28 Акционерное общество "Машиностроительный завод" Method for controlling the lengths of the components of the fuel column of fuel elements and installation for its implementation
WO2023239256A1 (en) * 2022-06-07 2023-12-14 Акционерное общество "Машиностроительный завод" Method of monitoring fuel elements and apparatus for carrying out same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1163747A1 (en) * 1984-03-22 1991-03-30 Предприятие П/Я А-3430 Device for radioation monitoring of density of fuel cell with spiral
RU2108631C1 (en) * 1997-02-27 1998-04-10 Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" Fuel column continuity checking device
RU89752U1 (en) * 2009-10-02 2009-12-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" COMPLEX OF CONTROL OF INTERNAL STRUCTURE OF FUEL ELEMENTS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1163747A1 (en) * 1984-03-22 1991-03-30 Предприятие П/Я А-3430 Device for radioation monitoring of density of fuel cell with spiral
RU2108631C1 (en) * 1997-02-27 1998-04-10 Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" Fuel column continuity checking device
RU89752U1 (en) * 2009-10-02 2009-12-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" COMPLEX OF CONTROL OF INTERNAL STRUCTURE OF FUEL ELEMENTS

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671819C1 (en) * 2017-11-10 2018-11-07 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Installation for controlling characteristics of vibro-packed fuel rods
RU2787013C1 (en) * 2022-06-07 2022-12-28 Акционерное общество "Машиностроительный завод" Method for controlling the lengths of the components of the fuel column of fuel elements and installation for its implementation
WO2023239256A1 (en) * 2022-06-07 2023-12-14 Акционерное общество "Машиностроительный завод" Method of monitoring fuel elements and apparatus for carrying out same
RU2807286C1 (en) * 2023-01-13 2023-11-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Device for monitoring alpha contamination of fuel rods and means for its calibration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Holcombe et al. A Novel gamma emission tomography instrument for enhanced fuel characterization capabilities within the OECD Halden Reactor Project
US3496357A (en) Method and apparatus for the examination of samples of nuclear fuel or whole fuel elements without destruction thereof
Postma et al. Neutron-resonance capture analysis of materials
Yan et al. Prototype studies on the nondestructive online burnup determination for the modular pebble bed reactors
RU2603017C1 (en) Apparatus for controlling characteristics of fuel column annular fuel element
RU89752U1 (en) COMPLEX OF CONTROL OF INTERNAL STRUCTURE OF FUEL ELEMENTS
RU2458416C2 (en) Nuclear fuel pellet density monitoring plant
EP2442312B1 (en) Scanner for analyzing a nuclear fuel rod
RU2671819C1 (en) Installation for controlling characteristics of vibro-packed fuel rods
Tunnicliffe et al. A Method for the Accurate Determination of Relative Initial Conversion Ratios
JPH04269697A (en) Non-destructive inspection device for reactor fuel rod
RU2789006C1 (en) Method for controlling the background radiation meter of the fuel column of a fuel rod
Mura et al. The experimental determination of the 238U (n, γ) and total fission reaction rates along the pellet radius of the IPEN/MB-01 reactor
KR20150017686A (en) Method of analysing the changes in geometry of an irradiated fuel
RU2647126C1 (en) Method of controlling linear density of fuel distribution along length of fuel column of uranium-filled and uranium-fuelled heat-producing elements
RU103035U1 (en) SETTING THE DENSITY CONTROL OF NUCLEAR FUEL TABLETS
RU2457557C1 (en) Method for determining enrichment of fuel pellets containing mixture of uranium isotopes with uranium 235
RU2483373C2 (en) Monitoring method of fuel column of fuel element of nuclear reactor, and device for its implementation
KR100928772B1 (en) Gamma-ray spectroscopy apparatus for collimators and spent fuel containing the same
RU2629371C1 (en) Device for continuous controlling enrichment and content of gadolinium oxide in nuclear fuel moulding powder when filling it in fuel tablet pressing device
Parrado et al. Improvement of analytical capabilities of neutron activation analysis laboratory at the Colombian Geological Survey
Gunnink Status of plutonium isotopic measurements by gamma-ray spectrometry
RU2645307C1 (en) Device for express control of uranium enrichment in powders
Romodanov et al. Monitoring of 235 U content of fuel assemblies for nuclear reactors based on neutron and γ-ray scintillation detector systems
Junqueira et al. Commissioning of a passive rod scanner at INB