RU2687081C1 - Method for automatic control of recovered alpha-contamination of fuel elements and device for its implementation - Google Patents

Method for automatic control of recovered alpha-contamination of fuel elements and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2687081C1
RU2687081C1 RU2018121235A RU2018121235A RU2687081C1 RU 2687081 C1 RU2687081 C1 RU 2687081C1 RU 2018121235 A RU2018121235 A RU 2018121235A RU 2018121235 A RU2018121235 A RU 2018121235A RU 2687081 C1 RU2687081 C1 RU 2687081C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tape
smear
fuel
fuel element
fuel rod
Prior art date
Application number
RU2018121235A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Иосифович Васильев
Максим Викторович Юткин
Павел Николаевич Бадьин
Юрий Андреевич Чуркин
Original Assignee
Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш")
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 Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") filed Critical Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш")
Priority to RU2018121235A priority Critical patent/RU2687081C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687081C1 publication Critical patent/RU2687081C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/06Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear physics and equipment.
SUBSTANCE: group of inventions relates to nuclear power engineering. Method for automatic control of the removed radioactive contamination of surface of the fuel elements (RRCS) consists in the fact that the fuel element is supplied to the unit for removing the smear into the position of contact with the fabric tape directed to the fuel element across its axis. Dense reduction of surface of fuel element is performed with tape. Fuel element is pulled through the smear removal unit, the tape is moved with the obtained active contact spot on the smear into the detection unit. Performing registration α-activity of the contact spot on the smear. Setting friction force Fc. Smear removal rate Kc is calibrated. Fuel element is drawn through the reduction zone, controlling the friction force of the fuel rod sliding along the reduced band F, after removal of squeezing, movement of band with smear on spacing lsp under radiometer and count rate measurement ncou from α-activity of the contact spot on the smear is calculated flow density α-particles q, averaged over strained surface of fuel element, by formula q=ncou/(β* K), where K=Kc [1+λ*(F*F1 c-1)]. There is also a device for performing a method for automatic control of the radioactive contamination of the surface of a fuel element.
EFFECT: group of inventions enables to achieve required values of RRCS control accuracy and efficiency of fuel elements.
8 cl, 7 dwg

Description

Отрасль применения способа - атомная энергетика. Способ предназначен для контроля снимаемого радиоактивного загрязнения поверхности (СРЗП) тепловыделяющих элементов (твэлов) стержневого типа при выпуске их из производства на предприятиях-изготовителях твэлов и тепловыделяющих сборок (ТВС) для ядерных реакторов. Преимущественное применение способа - контроль твэлов диаметром 9,7 и 10,5 мм со СНУП-топливом для реакторной установки РУ БРЕСТ - ОД- 300 (топливо на основе смешанных нитридов урана и плутония) и твэлов диаметром 6,9 мм плюс проволока с МОКС - топливом для РУ БН-800 (топливо на основе смешанных оксидов урана и плутония).The branch of application of the method is nuclear power. The method is designed to control the removed radioactive contamination of the surface (SRZP) of fuel elements (fuel rods) of the core type when they are released from production at manufacturers of fuel rods and fuel assemblies for the nuclear reactors. The predominant application of the method is the control of fuel rods with a diameter of 9.7 and 10.5 mm with SNUP-fuel for the reactor facility BREST - OD-300 (fuel based on mixed uranium and plutonium nitrides) and fuel rods with a diameter of 6.9 mm plus wire with MOX - fuel for BN-800 RP (fuel based on mixed oxides of uranium and plutonium).

Способ применим для контроля стержневых твэлов других типов ядерных установок как в России, так и за рубежом.The method is applicable to control rod fuel elements of other types of nuclear facilities both in Russia and abroad.

Загрязнение поверхности оболочек твэлов радиоактивной пылью происходит в основном при снаряжении твэла топливным столбом (таблетками ядерного материала в открытый торец оболочки). СРЗП представляет радиационную опасность и является основным источником загрязнения окружающей среды. Поэтому в состав автоматических линий изготовления твэлов включают посты контроля радиоактивного загрязнения наружных поверхностей твэлов.Contamination of the fuel cladding surface with radioactive dust occurs mainly when the fuel rod is equipped with a fuel column (nuclear material tablets in the open end of the shell). SRHR is a radiation hazard and is the main source of environmental pollution. Therefore, the automatic lines for the manufacture of fuel rods include posts controlling the radioactive contamination of the external surfaces of the fuel rods.

Известны линия контроля и разбраковки тиэл (патент РФ №2242297 В07С 5/04, опубл. 20.03.2004 г.), и автоматизированная линия сборки твэл для энергетических ядерных реакторов типа БН (патент РФ №2094866, опубл. 27.10.1997, МПК G21C 21/00). В известных технических решениях предусмотрено применение инструментальных средств контроля суммарного (снимаемого и фиксированного) радиоактивного загрязнения поверхности. Приборы (детекторы) располагаются над поверхностью твэлов в линии выходного контроля твэлов.Known line of control and sorting thiel (RF patent №2242297 VS07S 5/04, publ. 20.03.2004), and automated fuel assembly line for nuclear power reactors of the type BN (RF patent №2094866, publ. 10.27997, IPC G21C 21/00). The known technical solutions provide for the use of instrumental means of controlling the total (removable and fixed) radioactive contamination of the surface. Instruments (detectors) are located above the surface of the fuel rods in the output control line of the fuel rods.

Недостатками известных технических решений является то, что без проведения дополнительных процедур по очистке поверхности и повторного контроля твэлов, невозможно выявить снимаемое (нефиксированное) загрязнение, что существенно усложняет технологический процесс изготовления твэлов. Кроме того, при производстве твэлов с высокофоновым топливом возникает проблема полного исключения влияния фонового излучения на достоверность контроля СРЗП.The disadvantages of the known technical solutions is that without additional procedures for cleaning the surface and re-checking fuel rods, it is impossible to identify removable (non-fixed) contamination, which significantly complicates the technological process of manufacturing fuel rods. In addition, in the production of fuel rods with high-background fuel there arises the problem of completely eliminating the influence of background radiation on the reliability of SRHR control.

Службы радиационной безопасности на предприятиях ядерно-топливного цикла при проведении дозиметрического контроля поверхностей любого вида руководствуются документом «Методические указания по методам контроля загрязнения нуклидами поверхностей рабочих помещений, оборудования, транспортных средств и других объектов МУК 2.6.1.016-99». При этом предпочтительно применяют косвенную методику выполнения измерений - метод мазков. Метод мазков - это способ измерения уровней СРЗП по активности, снятой контактным путем с контролируемой поверхности на протирочный материал. Различают методы сухих и влажных мазков. В данной технологии применим метод сухих мазков.Radiation safety services at nuclear fuel cycle enterprises during dosimetric monitoring of surfaces of any kind are guided by the document “Guidelines on methods for monitoring contamination of surfaces of working premises, equipment, vehicles and other objects with MUK 2.6.1.016-99 by nuclides”. In this case, an indirect measurement procedure is preferably used - the smear method. The smear method is a method of measuring the levels of SRHR by contact activity from a controlled surface to the wiping material. There are methods of dry and wet smears. In this technology, we apply the method of dry smears.

Выделим основные показатели метода сухих мазков по документу МУК 2.6.1.016-99, касающиеся нашей задачи:Let us highlight the main indicators of the dry smears method according to the document MUK 2.6.1.016-99, relating to our task:

1) Коэффициент снятия мазка K определяется формулой (6.3.10): K=Qм/Qnов, где Qм и Qnoв - суммарные активности мазка и протертой поверхности, соответственно. В свою очередь Qnoв=q*S, где q - плотность потока α-частиц с поверхности S. Откуда q=Qм/(K*S)=nм/(β*K*S), где nм - скорость счета импульсов детектора α-частиц, а β - чувствительность детектора к потоку α-частиц.1) The stroke removal coefficient K is determined by the formula (6.3.10): K = Q m / Q nov , where Q m and Q noв are the total activities of the smear and the rubbed surface, respectively. In turn, Q nob = q * S, where q is the flux density of α-particles from the surface S. Wherefrom q = Q m / (K * S) = n m / (β * K * S), where n m is the speed pulse counting of the α-particle detector, and β - detector sensitivity to the α-particle flow.

2) Коэффициент снятия мазка (п. 6.3.1), равный К=0,2±0,02=0,2 *(1±0,1), отн. ед, получен при усилии прижатия пятна контакта мазка к исследуемой поверхности (п. 6.3.6), равного Р=4±1 кгс=4*(1±0,25) кгс, При протяжке твэла через зону его обжатия тканью преодолевают силу трения ткани по стали, равную F=μтр*P=μтр *4 *(1±0,25), кгс. Исходя из этого результата, зависимость коэффициента снятия сухого мазка от измеряемой силы трения можно представить в линейном приближении уравнением, учитывающим отличия условий измерения текущего твэла от условий калибровки поста контроля K=Kк [1+0,4*(F*F-1 к -1)], где K и Kк - коэффициенты снятия мазка, определенные на текущем твэле и на калибре (испытательном образце), соответственно, отн. ед.; F - сила трения протяжки твэла через обжатую ткань, измеренная при контроле текущего твэла, кгс; Fк - сила трения протяжки через обжатую ткань, заданная регулировкой устройства обжима при калибровке коэффициента снятия мазка, кгс.2) The coefficient of smear removal (Section 6.3.1), equal to K = 0.2 ± 0.02 = 0.2 * (1 ± 0.1), rel. units, obtained with the force of pressing the contact patch of the smear to the test surface (Section 6.3.6), equal to Р = 4 ± 1 kgf = 4 * (1 ± 0.25) kgf, When pulling the fuel rod through its compression zone, the fabric overcomes the friction force fabrics for steel, equal to F = μ tr * P = μ tr * 4 * (1 ± 0.25), kgf. Based on this result, the dependence of the removal coefficient of a dry smear on the measured friction force can be represented in a linear approximation by an equation that takes into account the differences in the measurement conditions of the current fuel element from the calibration conditions of the monitoring post K = K to [1 + 0.4 * (F * F -1 to -1)], where K and K c are the coefficients of smear removal, determined on the current fuel element and on the caliber (test sample), respectively, rel. unit; F is the frictional force of pulling the fuel through compressed fabric, measured while monitoring the current fuel, kgf; F к is the friction force of the broach through the crimped fabric, given by the adjustment of the crimping device during the calibration of the stroke removal coefficient, kgf.

3) Величина коэффициента снятия мазка пропорционально зависит от отношения площади контакта мазка к площади протираемой поверхности, поэтому использование данных таблицы 2 п. 6.3.1 МУК в способе автоматического контроля СРЗП без учета этого фактора может привести к некорректным результатам. Заметим, что согласно п. 6.3.6 для ручных работ отношение площади контакта мазка к площади протираемой поверхности равно 0,1.3) The magnitude of the smear removal coefficient is proportional to the ratio of the contact area of the smear to the area of the wiped surface, therefore using the data in Table 2 of p. 6.3.1 of the MUK in the method of automatic control of SRHR without taking this factor into account may lead to incorrect results. Note that according to clause 6.3.6 for handicrafts, the ratio of the contact area of a smear to the area of the wiped surface is 0.1.

Метод сухого мазка, описанный в МУК 2.6.1.016-99, не нацелен на задачи технологического контроля СРЗП длиномерных цилиндрических изделий, каковыми являются твэлы.The dry-smear method described in MUK 2.6.1.016-99 is not aimed at the tasks of technological control of SRZP of long-dimensional cylindrical products, such as fuel elements.

В АО «Машиностроительный завод», г. Электросталь, в 1983г. для линии изготовления твэлов ВВЭР-440 было разработано и принято в эксплуатацию устройство очистки поверхности оболочки от топливной пыли в торцовой зоне у отверстия, через которое снаряжаются топливные таблетки в оболочку твэла. Устройство содержит кассету, в корпусе которой смонтированы две катушки с протирочной лентой (одна из них с приводом вращения - для намотки ленты с мазками, другая без привода - для смотки чистой ленты), направляющие ролики для ленты, роликовый механизм обжатия оболочки твэла лентой, которую пошагово поперечно направляют к твэлу, и узел вращения твэла. Устройство работает следующим образом: снаряженный топливом твэл подается открытым отверстием в зону механизма обжатия, где производится плотный охват лентой торцовой запыленной зоны оболочки длиной примерно 50 мм. Далее твэл прокручивается на заданное число полных оборотов, затем механизм обжатия раскрывается, твэл удаляется, а лента с мазком сдвигается на фиксированный шаг, накручиваясь на приемную катушку. Способ очистки торцовой зоны оболочки твэла от топливной пыли, реализованный в этом устройстве, решает только технологическую задачу, но, как будет видно из ниже следующего, допускает доработку с целью использования как средство контроля СРЗП.In JSC "Machine-Building Plant", Electrostal, in 1983. for the line for manufacturing fuel rods of VVER-440, a device for cleaning the surface of the casing from fuel dust in the end zone at the orifice through which fuel pellets are loaded into the fuel cladding was developed and put into operation. The device contains a cassette, in the case of which two coils with a wiping tape are mounted (one of them with a rotation drive - for winding a tape with strokes, the other without a drive - for winding a clean tape), guide rollers for the tape, a roller crimping mechanism for the fuel cladding stepwise transversely directed to the fuel element, and the node of rotation of the fuel element. The device works as follows: fuel-filled fuel elements are fed by an open hole into the area of the crimp mechanism, where a tight ribbon coverage of the face dusty zone of the shell with a length of about 50 mm is performed. Next, the fuel rod scrolls to a predetermined number of full revolutions, then the compression mechanism opens, the fuel element is removed, and the tape with a stroke shifts by a fixed pitch, winding onto the receiving coil. The method of cleaning the end zone of the fuel cladding from fuel dust, implemented in this device, solves only the technological problem, but, as will be seen from the following, it can be modified to be used as a means of controlling SRHR.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ автоматического контроля снимаемой α-загрязненности твэлов и устройство для его осуществления (патент РФ №2615036, кл. G01T1/16, опубл. 03.04.2017 г.). Известное техническое решение принято в качестве прототипа.The closest to the technical nature of the claimed method is a method of automatic control of the removed α-contamination of fuel rods and device for its implementation (RF patent No. 2615036, CL G01T1 / 16, publ. 03.04.2017). Known technical solution adopted as a prototype.

Согласно формуле, способ характеризуется тем, что твэл подают пошагово на позицию контактирования его поверхности с материалом, выполненным в виде протирочной ленты, которую поперечно пошагово направляют к твэлу, при этом поверхность твэла механически плотно обжимают лентой с нормированным усилием, не превышающим предела прочности протирочной ленты и твэла, но достаточным для сорбции на ней α-частиц, затем твэл протягивают через ленту до получения сухого мазка (пятна), снимают обжимающее механическое усилие и перемещают ленту с полученным пятном на шаг под детектор, регистрирующий наличие загрязненности, причем обзорная возможность детектора должна превышать размер пятна контакта на мазке, после чего уровень загрязнения твэла определяют в установленном порядке с использованием известного измерительного оборудования. Размер полученного пятна с α-излучением составляет 40×30 мм. Длина шага перемещения ленты с мазком от позиции контактирования твэла с лентой до центра чувствительной площади детектора составляет 90-100 мм.According to the formula, the method is characterized in that the fuel element is fed step by step to the position of contacting its surface with a material made in the form of a wiping tape, which is transversely guided to the fuel rod, while the fuel element surface is mechanically compressed with a tape with a normalized force not exceeding the tensile strength of the wiping tape and a fuel rod, but sufficient for sorption of α-particles on it, then the fuel rod is pulled through the tape until a dry smear is obtained (spots), the crimping mechanical force is removed and the tape is moved with the obtained th spot on the step at the detector which detects the presence of contamination, and the possibility of review of the detector should exceed the size of the contact patch on the smear, and then determine the level of contamination of the fuel element in the prescribed manner with a known measurement equipment. The size of the obtained spot with α-radiation is 40 × 30 mm. The step length for moving the ribbon with a stroke from the position of contacting the fuel element with the ribbon to the center of the sensitive area of the detector is 90-100 mm.

А устройство, реализующее способ, характеризуется тем, что содержит кассету, в которой смонтированы питающая и приемная катушки протирочной ленты, каждая с датчиком количества ленты и механизмом вращения с шаговым двигателем, направляющие ролики, датчик натяжения ленты, и механизм обжима твэла лентой, включающий два подвижных сегмента с внутренним диаметром по диаметру твэла, соединенных штоком с блоком пружин, механически связанным через датчик усилия с электроцилиндром, имеющим шаговый двигатель, детектор, смещенный на шаг от позиции механизма обжима твэла лентой и электрически связанный с радиометрической аппаратурой, логический контроллер, электрически соединенный с датчиком усилия, измерительной аппаратурой и промышленным компьютером.A device that implements the method is characterized by the fact that it contains a cassette in which the feeding and receiving coils of the wiping tape are mounted, each with a tape count sensor and a rotation motor with a stepper motor, guide rollers, a tape tension sensor, and a crimping mechanism with two tapes moving segments with an internal diameter of a fuel rod connected by a rod to a spring unit mechanically connected through an effort sensor to an electric cylinder having a stepping motor, a detector displaced one step from the position crimping mechanism of a fuel rod and electrically connected with radiometric equipment, a logic controller electrically connected to a force sensor, measuring equipment and an industrial computer.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

По операции «пошаговая подача твэла на позицию контактирования его поверхности с материалом»: определение «пошаговая подача» твэла на позицию его обжатия лентой, данные о размере шага, объяснения причины применения пошагового режима отсутствуют, так же как указания, каким концом подается твэл на позицию его обхвата лентой. Указание способа подачи весьма важно, так как, если подавать твэл верхней заглушкой вперед, то при его протяжке через позицию обхвата СРЗП будет сниматься в направлении от загрязненного участка поверхности твэла в сторону чистого. При этом по механизму десорбции произойдет перенос сорбента (загрязнения) из зоны верхней заглушки на всю поверхность оболочки твэла. По этой причине результат измерения будет искажен в меньшую сторону, а загрязненный твэл будет признан чистым и попадет в годную продукцию, что недопустимо.For the operation “step-by-step supply of a fuel element to the position of contacting its surface with a material”: the definition of a “step-by-step supply” of a fuel element to the position of its crimping with a tape, data on the step size, an explanation of the reason for using the step-by-step mode is missing, as well as instructions on how to feed the fuel element to the position his girth tape. Specifying the feeding method is very important, since if you feed the fuel element with the top plug forward, when it is pulled through the SRZP girth position, it will be removed in the direction from the polluted portion of the fuel rod to the clean side. In this case, according to the desorption mechanism, the sorbent will be transferred (contaminated) from the zone of the upper plug to the entire surface of the fuel cladding. For this reason, the measurement result will be distorted in a smaller direction, and the contaminated fuel will be recognized as clean and will fall into suitable products, which is unacceptable.

По операции «обжатие твэла тканевой лентой»:For the operation "compression of the fuel element cloth tape":

- для обхвата твэла лентой предложено устройство, содержащее множество сборок, является относительно сложным как в изготовлении, так и в управлении его работой при эксплуатации. Но главное, что без реконструкции устройства обхвата невозможно применение заявляемого способа контроля как универсального средства измерения для твэлов всех типоразмеров, например, твэлов для РУ БН-800 (∅ 6,9 плюс проволока) и твэлов для РУ БРЕСТ (∅ 9,7 и 10,5);- for the circumference of a fuel element with a ribbon, a device containing a plurality of assemblies is proposed, is relatively complex both in manufacturing and in controlling its operation during operation. But the main thing is that without reconstructing the grip device, it is impossible to use the proposed control method as a universal measure for fuel rods of all sizes, for example, fuel rods for BN-800 RP (∅ 6.9 plus wire) and fuel rods for BREST RU (∅ 9.7 and 10 ,five);

- Нормированное усилие обжатия твэла лентой задается из условия непревышения пределов прочности на разрыв ленты и твэла, но достаточного для сорбции частиц тканью, а количественное определение не известно в источниках. Поэтому данное утверждение в формуле ни к чему не обязывает.- The normalized compression force of a fuel element with a tape is set from the condition that the tensile strength of the ribbon and fuel rod is not exceeded, but sufficient for sorption of particles with a cloth, and the quantitative determination is not known in the sources. Therefore, this statement in the formula is not binding.

По операции «перемещение ленты с мазком на шаг

Figure 00000001
»:According to the operation "moving the tape with a stroke to the step
Figure 00000001
":

- Длина шага перемещения ленты дана в виде конкретных цифр «от 90 до 100 мм», и таким образом задано поле допуска на длину шага, равное 10 мм. При таком допуске погрешность позиционирования активного пятна мазка относительно центра окна детектора составит ±5 мм. Она приведет к понижению точности контроля из-за неравномерности чувствительности по поверхности детектора относительно центра, составляющей по данным изготовителей детектора ±35%.- The length of the tape movement is given in the form of specific figures “from 90 to 100 mm”, and thus the tolerance field for the step length is set to 10 mm. With this tolerance, the positioning error of the active smear spot relative to the center of the detector window will be ± 5 mm. It will lead to a decrease in the accuracy of control due to the non-uniformity of sensitivity over the detector surface relative to the center, which according to the manufacturers of the detector is ± 35%.

- При указанном допуске простой учет расходования ленты по числу снятых мазков (по числу сделанных шагов протяжки ленты) будет неточным из-за накопленной погрешности. Например, при длине исходной свежей ленты в рулоне 50 м погрешность определения остатка по числу шагов может составлять ±2,5 м, что нежелательно. Поэтому в прототипе предложена усложненная схема учета количества ленты на катушках смотки и намотки ленты.- With the specified tolerance, a simple accounting of tape consumption by the number of strokes taken (by the number of tape pulling steps taken) will be inaccurate due to the accumulated error. For example, with the length of the original fresh ribbon in a roll of 50 m, the error in determining the residue by the number of steps may be ± 2.5 m, which is undesirable. Therefore, in the prototype proposed a complicated scheme for taking into account the number of the tape on the coils of the winding and winding of the tape.

- неизвестна привязка размера шага, принятого равным (95±5) мм, к габаритным размерам применяемого оборудования и к диаметру твэла, что вызывает вопросы при компоновке комплектующих изделий в единую конструкцию устройства, особенно, когда надо применить барьерную защиту сцинтиллятора детектора от гамма-нейтронного излучения, идущего из твэла.- the binding of the step size taken to be equal to (95 ± 5) mm to the overall dimensions of the equipment used and to the diameter of the fuel rod is unknown, which raises questions when assembling components into a single device design, especially when it is necessary to apply the gamma-neutron barrier protection of the scintillator radiation coming from a fuel element.

По операции «определение уровня загрязнения твэла в установленном порядке с использованием известного измерительного оборудования»: отсутствуют источники, в которых можно найти описание операций «в установленном порядке» и применить их в способе контроля СРЗП твэла. Если в этой записи предполагается ссылка на МУК 2.6.1.016-99, то в нем «установленный порядок» касается только ручных работ, проводимых персоналом службы радиационной безопасности, и не имеет отношения к технологическому контролю. Способ автоматического контроля СРЗП твэлов должен иметь порядок, определяемый прежде всего метрологией. Устройство, реализующее способ, должно пройти операции калибровки коэффициента снятия мазка K и чувствительности детектора к потоку альфа-частиц β. Должны быть определены факторы, определяющие продолжительность времени измерения скорости счета. Должны быть определены условия приемки твэлов по альтернативному признаку - основной цели контроля.On the operation “determination of the level of contamination of a fuel element in the prescribed manner using known measuring equipment”: there are no sources where you can find a description of the operations “in the prescribed manner” and apply them in the method of monitoring the SRZP of a fuel element. If this record refers to the MUK 2.6.1.016-99, then in it the “established procedure” refers only to the manual work carried out by the personnel of the radiation safety service and is not related to process control. The method of automatic control of SRZP fuel rods should have an order determined primarily by metrology. A device that implements the method must undergo a calibration operation of the smear rate K and the sensitivity of the detector to the alpha particle flux β. Factors determining the duration of the count rate measurement should be identified. The conditions for accepting fuel rods according to an alternative feature, the main control objective, should be defined.

По размерам пятна контакта с альфа-излучением: размеры пятна контакта, равные 40*30 мм, являются, частным случаем из множества. Эти размеры определяются заданным углом охвата твэла лентой, диаметром контролируемого твэла и шириной ленты. Например, для твэлов БН периметр охвата в лучшем случае составит 20 мм, а не 30 мм. Ширина ленты выбрана в прототипе, исходя из условий типовой поставке киперных лент для электропромышленности. Однако если ширину ленты выбирать по условию равенства коэффициента снятия мазка с величиной, приведенной в п. 6.3.1.3 МУК 2.6.1.016-99, то ее ширина составит порядка 200 мм.In terms of the size of the contact patch with alpha radiation: the size of the contact patch, equal to 40 * 30 mm, is a special case of many. These dimensions are determined by the specified angle of coverage of the fuel element, the diameter of the controlled fuel element and the width of the ribbon. For example, for BN fuel rods, the perimeter of coverage at best will be 20 mm, rather than 30 mm. The width of the tape is selected in the prototype, based on the conditions of a typical supply of keeper tapes for the electrical industry. However, if the tape width is chosen according to the condition of equality of the stripping coefficient with the value given in clause 6.3.1.3 of the MUK 2.6.1.016-99, then its width will be about 200 mm.

По конструктивному оформлению устройства, реализующего способ контроля:On the structural design of the device that implements the method of control:

Основным узлом устройства, реализующего способ контроля, принята съемная кассета - многофункциональный агрегат, выполняющий операции с лентой: перемещение, натяжение, измерение шага перемещения и количества шагов. Однако многолетняя практика работы предприятий атомной промышленности показала, что в условиях дистанционной работы с радиоактивными веществами агрегирование оборудования понижает его надежность, поэтому действует правило «для каждой функции отведено свое рабочее место». Применение кассеты усложняет конструкторское оформление требования по автоматизации операций калибровки чувствительности детектора по эталонной мере. Однако основным недостатком применения кассеты является то, что кассета, побывавшая в первой зоне (в радиационно-защитном укрытии), не может быть перенесена без предварительной дезактивации в более чистые помещения для перезагрузки рулонов, это дополнительный труд человека во вредных для здоровья условиях.The main unit of the device that implements the control method is a removable cassette - a multifunctional unit that performs operations with the tape: movement, tension, measurement of the movement step and the number of steps. However, the long-term practice of the atomic industry enterprises has shown that in the conditions of remote work with radioactive substances, the aggregation of equipment reduces its reliability, therefore the rule “for each function has its own workplace”. The use of a cassette complicates the design of the requirements for automating the calibration of the sensitivity of the detector according to a reference measure. However, the main disadvantage of using a cassette is that a cassette that has been in the first zone (in a radiation protection shelter) cannot be transferred without prior decontamination to cleaner rooms for reloading rolls, this is additional human labor in unhealthy conditions.

Таким образом, отсутствие механизации автокалибровки детектора и необходимость создания специального рабочего места по обращению с кассетами (хранение, дезактивация, перегрузка использованных и свежих рулонов ленты) значительно усложняют эксплуатацию устройства.Thus, the lack of mechanization of the detector’s auto-calibration and the need to create a special workplace for handling cassettes (storage, decontamination, reloading of used and fresh rolls of tape) significantly complicate the operation of the device.

Технической задачей заявляемой группы изобретений является создание устройства автоматического контроля снимаемого радиоактивного загрязнения поверхности (СРЗП) твэлов, устанавливаемого в линию выходного контроля твэлов.The technical task of the claimed group of inventions is the creation of a device for automatic control of the removed radioactive contamination of the surface (SRZP) of fuel rods installed in the output control line of fuel rods.

Техническим результатом, на который направлена группа изобретений, является способ и устройство автоматического контроля СРЗП твэлов, обеспечивающие:The technical result, which directed the group of inventions, is a method and device for automatic control of SRZP fuel elements, providing:

- универсальность применения по типоразмерам твэлов;- versatility of application according to the standard sizes of fuel rods;

- требуемые значения точности и производительности контроля СРЗП твэлов;- the required values of accuracy and performance of control of SRZP fuel;

- простоту и надежность работы конструкции устройства и аппаратуры управления;- simplicity and reliability of the design of the device and control equipment;

- радиационную безопасность и удобство работ обслуживающего персонала.- radiation safety and convenience of the staff.

Для подтверждения указанного выше представляем описание заявленного способа и конкретного конструктивного выполнения устройства.To confirm the above, we present the description of the claimed method and the specific design of the device.

Заявляемая группа изобретений иллюстрируется следующими чертежами.. На фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - общий вид узла снятия мазка, на фиг. 3 - схема фаз обхвата твэла губками узла снятия мазка, на фиг. 4 - общий вид узла детектирования с футляром эталонной меры, на фиг. 5 - футляр эталонной меры α-активности, на фиг. 6 - общий вид шагомера ленты, на фиг. 7 - экспериментальный образец устройства для проверки принятых решений.The claimed group of inventions is illustrated by the following drawings. FIG. 1 shows a general view of the device, FIG. 2 is a general view of the smear removal unit; FIG. 3 is a diagram of the phases of a twist of a fuel element with a sponge of a smear removal unit; FIG. 4 is a general view of the detection unit with a case of the reference measure; FIG. 5 - the case of the reference measure of α-activity, in FIG. 6 is a general view of the tape pedometer; FIG. 7 - an experimental sample of the device for checking decisions made.

Предлагается способ автоматического контроля снимаемой α-загрязненности поверхности твэла, согласно которому твэл подают с помощью любого транспортного средства в узел снятия мазка на позицию контактирования его поверхности с тканевой лентой, направленной к твэлу поперечно его оси, затем в узле снятия мазка производят плотное обжатие поверхности твэла лентой, далее твэл протягивают через узел снятия мазка, снимают его обжатие, после этого перемещают ленту с полученным мазком по направляющим роликам на заданный шаг в узел детектирования, где радиометром производят регистрацию α-активности мазка, далее расчетом определяют уровень снимаемой α-загрязненности поверхности твэла и формируют сигнал о качестве твэла, кроме того по мере необходимости производят замену рулонов лент на питающей и приемной катушках тканевой ленты.A method of automatic control of the removed α-contamination of the fuel element surface is proposed, according to which the fuel rod is fed by any vehicle to the smear removal unit at the position of its surface contacting with fabric tape directed to the fuel element transversely to its axis, then the compacting surface of the fuel element is produced in the smear removing unit the tape, then the fuel rod is pulled through the smear removal unit, its compression is removed, then the tape with the smear obtained is moved along the guide rollers to the detected node at the specified step where the α-activity of the smear is recorded with a radiometer, then the level of removable α-contamination of the surface of the fuel element is determined by calculation and a signal is generated about the quality of the fuel element, moreover, rolls of tapes on the supply and reception coils of the fabric tape are replaced as necessary.

Отличается тем, что перед процедурой штатного контроля снимаемой α-загрязненности поверхности твэла калибруют чувствительность радиометра β по эталонной мере α-активности, встроенной в узел детектора, устанавливают заданную силу трения Fк, в узле обжатия твэла и показатель чувствительности коэффициента снятия мазка к вариации силы трения λ, для скорости счета n устанавливают время измерения, исходя из заданной статистической точности измерения скорости счета и отношения площади пятна контакта на мазке к протираемой поверхности твэла, калибруют коэффициент снятия мазка Кк по испытательным образцам с известной величиной снимаемой α-загрязненности поверхности твэла (калибрам); при штатном контроле твэл протягивают нижним наконечником вперед через зону обжатия, контролируя при этом силу трения скольжения твэла по обжатой ленте F, перемещают ленту с мазком на шаг

Figure 00000001
под детектор радиометра, выполняют измерение скорости счета nсч от α-активности мазка, рассчитывают плотность потока α-частиц q с поверхности твэла S по формуле q=nсч/(β * S * K), где K=Kк [1+λ*(F*F-1 к -1)], затем формируют признак качества твэла по условию: «Годен»: q≤qnop * (1-0,5 δn), «Брак»: q>qnор * (1-0,5 δ), где qnop - пороговый уровень плотности потока α-частиц, равная 5 част/(см2мин), а δ - полная относительная погрешность измерения, равная 50% при Р=0,95 для пороговой плотности потока 5 част/(см2мин).It differs in that before the routine control procedure of the removed α-contamination of the surface of the fuel element, the radiometer sensitivity β is calibrated using a reference measure of α-activity embedded in the detector unit, a given friction force F k is set , and the smear reduction factor to the force variation for friction λ, for the counting rate n, set the measurement time, based on a given statistical accuracy of measuring the counting rate and the ratio of the contact patch area on the smear to the cleaned surface of the fuel element , calibrate the coefficient of removal of the smear K to the test samples with a known value of the removed α-contamination of the surface of the fuel rod (calibers); under normal control, the fuel elements are pulled forward with the lower tip through the compression zone, while controlling the sliding friction force on the crimped ribbon F, move the belt with a stroke to the step
Figure 00000001
under radiometer detector count rate measurement is performed by n MF α-stroke activity is calculated flux density q α-particles from the surface of the fuel rod by the formula S = n q MF / (β * S * K) , where K = K k [1+ λ * (F * F -1 to -1)], then form a quality sign of the fuel element according to the condition: "Good": q≤q nop * (1-0.5 δ n ), "Marriage": q> q nor * (1-0.5 δ), where q nop is the threshold level of the α-particle flux density, equal to 5 parts / (cm 2 min), and δ is the total relative measurement error, equal to 50% at Р = 0.95 for the threshold flux density of 5 parts / (cm 2 min).

Дополнительное отличие предлагаемого способа от прототипа:An additional difference of the proposed method from the prototype:

- ленту с мазком перемещают на шаг

Figure 00000002
мм, задаваемый в шагомере двумя полными оборотами счетного ролика, имеющего калиброванный диаметр dpoл, равный
Figure 00000003
, скорость перемещения ленты стабилизируют по результату измерения времени вращения счетного ролика на полный первый оборот путем регулирования угловой скорости шагового электропривода катушки намотки ленты с мазками по сигналу рассогласования ΔT=Тзи, где Тз и Ти - заданный и измеренный периоды вращения ролика, соответственно, а расход ленты и ее остаток контролируют по выражению
Figure 00000004
, где Locm и Lиcx - остаточная и исходная длины ленты в рулоне, соответственно, n-зарегистрированное число снятых мазков,- tape with a stroke is moved to the step
Figure 00000002
mm, set in the pedometer by two full turns of the counting roller having a calibrated diameter d of the circle equal to
Figure 00000003
, the speed of movement of the tape is stabilized by measuring the time of rotation of the counting roller for the full first turn by adjusting the angular speed of the stepper electric drive of the coil winding the tape with strokes by the error signal ΔT = T c -T i , where T s and T i are the specified and measured rotation periods roller, respectively, and the flow rate of the tape and its balance is controlled by the expression
Figure 00000004
where L ocm and L and cx are the residual and initial lengths of tape in a roll, respectively, n is the registered number of smears taken,

- при необходимости увеличить производительность контроля совмещают по времени операции радиометрии и снятия мазка, обеспечивая при этом экранировку детектора от гамма-нейронного излучения, идущего из контролируемого твэла, и измерение скорости счета фона.- if necessary, increase the performance of the control is combined in time of the operation of radiometry and smear removal, while providing the detector shielding from gamma neuron radiation coming from the controlled fuel element, and measuring the background count rate.

Способ осуществляется с помощью устройства (фиг. 1), содержащего установленные на раме 1 узел снятия мазка 2, узел детектирования мазка 3, шагомер ленты 4, катушку смотки ленты 5 и катушку намотки ленты с шаговым электроприводом 6, смонтированные на кронштейне, закрепленном на плите 7 экранной защиты персонала от гамма-нейтронного излучения из твэла. Устройство работает в комплекте с радиометрической аппаратурой и системой программно-логического управления.The method is carried out using the device (Fig. 1), containing a swab 2 removal unit, a smear 3 detecting node, a tape pedometer 4, a tape winding coil 5 and a tape winding coil with a stepper motor 6 mounted on a plate mounted on frame 1, mounted on frame 1 7 screen personnel protection against gamma-neutron radiation from a fuel element. The device works complete with radiometric equipment and a system of program-logic control.

Узел снятия мазка 2 (фиг. 2) представляет собой шарнирно - губцевый инструмент, состоящий из сборки шарнира 8 и двух губок 9, закрепленной на датчике силы 10. Сжатие/разжатие губок 9 осуществляется последовательным включением пневмоцилиндров 11, что обеспечивает требуемое усилие обжатия лентой твэла любого диаметра (фиг. 3) и исключает сдвиговую волну, бегущую по ленте к узлу детектирования мазка и приводящую к погрешности позиционирования из-за смещения ленты. На корпусе шарнира 8 установлен датчик наличия твэла 12, по сигналу которого производят операции обжатия твэла лентой и снятия обжатия. Основание датчика силы 10 имеет крепежные отверстия продольной формы в направлении перемещения ленты. Эти прорези предназначены для точной монтажной регулировки расстояния L от оси твэла, находящегося в узел снятия мазка 2, до центра приемного окна детектора 14. Размер L равен величине

Figure 00000005
, где шаг
Figure 00000006
- длина пути вращения на два оборота счетного ролика диаметром dpол, a d - диаметр твэла. (Пример, дано dрол=20 мм, d=6,9 мм и 10,5 мм, тогда длина шага
Figure 00000006
будет 2*π*20=125,6 мм, a L будет равно: для твэл БН с d=6,9 мм - 114,8 мм, для твэл БРЕСТ с d=10,5 мм - 109,1 мм).The node for removing the stroke 2 (Fig. 2) is an articulated-tongue tool consisting of an assembly of the joint 8 and two jaws 9 fixed on the force sensor 10. Compression / decompression of the jaws 9 is carried out by sequential activation of the pneumatic cylinders 11, which provides the required compression force of the fuel rod of any diameter (Fig. 3) and excludes a shear wave traveling along the tape to the smear detection unit and resulting in positioning errors due to the displacement of the tape. On the case of the hinge 8 is installed sensor the presence of a fuel rod 12, the signal which produces the operation of the compression of the fuel rod tape and relieve compression. The base of the force sensor 10 has fastening holes of longitudinal shape in the direction of movement of the tape. These slots are designed for precise installation adjustment of the distance L from the axis of the fuel element located in the swab 2 removal unit to the center of the receiving window of the detector 14. The size L is equal to
Figure 00000005
where step
Figure 00000006
- the length of the path of rotation for two turns of the counting roller with a diameter of dpol , ad mv is the diameter of a fuel rod. (An example is given for d rol = 20 mm, d = 6.9 mm and 10.5 mm, then the pitch length
Figure 00000006
will be 2 * π * 20 = 125.6 mm, a L will be equal: for TVN bn with d mv = 6.9 mm - 114.8 mm, for TVEL BREST with d mv = 10.5 mm - 109.1 mm ).

Узел детектирования 3 (фиг. 4) содержит закрепленные на полке кронштейна 13 детектор α-частиц 14, футляр 15, в котором на прямоугольной выдвигаемой пластине 16 размещена эталонная мера α-активности (источник 3П9) 17, пневмопривод 18 подачи эталонной меры α-активности 17 на позицию измерения, пневмопривод 19 для прижатия мазка или эталонной меры α-активности 17 к внутренней поверхности полки кронштейна 13, имеющей отверстие для пролета α-частиц на чувствительную поверхность детектора 14.Detection unit 3 (Fig. 4) contains α-particles detector 14 mounted on a shelf of bracket 13, case 15, in which a reference measure of α-activity (source 3П9) 17, a pneumatic actuator 18 for supplying a standard measure of α-activity is placed on a rectangular retractable plate 16 17 to the measurement position, the pneumatic actuator 19 for pressing a smear or a reference measure of α-activity 17 to the inner surface of the shelf of the bracket 13 having an opening for the passage of α-particles on the sensitive surface of the detector 14.

Шагомер ленты 4 (фиг. 6) содержит ролик счетный 20, ролик прижимной 21 и индуктивный датчик 22. Ролик счетный 20 имеет на одной реборде отверстие, по которому происходит срабатывание датчика 22 через каждый его полный оборот (погрешность срабатывания - не более ± 0,5 мм). Ролик прижимной 21, прижимает ленту к ролику счетному 20 с целью исключения проскальзывания ленты при выборке ее свободной петли после снятия обжатие твэла.The pedometer tape 4 (Fig. 6) contains a counting roller 20, a presser roller 21 and an inductive sensor 22. The counting roller 20 has a hole on one flange through which the sensor 22 is triggered through each full turn (error of operation - no more than ± 0, 5 mm). The roller presser 21, presses the tape to the roller counting 20 in order to avoid slipping of the tape when sampling its free loop after removing the crimping of the fuel rod.

Заявляемое устройство работает следующим образом: Для начала необходимо провести аттестацию способа измерений, которую производят согласно ГОСТ Р 8.563-2009 «Методики (методы) измерений». При проведении аттестации с помощью эталонной меры α-активности и калибров с известной величиной снимаемой α-загрязненности поверхности S твэла определяют чувствительность детектора к α-частицам ε, коэффициент снятия мазка Kк, устанавливают и контролируют силу трения Fк, в узле обжатия твэла и показатель чувствительности коэффициента снятия мазка к вариации силы трения λ=δкF, где δк есть вариация коэффициента K при вариации силы трения твэла о тканевую ленту протирке δF, устанавливают время измерения скорости счета nсч„ обрабатывают результаты калибровок и определяют погрешности измерения плотности потока частиц снимаемой α-загрязненности поверхности твэла. Далее оформляют заключение о соответствии способа контроля СРЗП твэлов метрологическим требованиям с приложением результатов теоретических и экспериментальных исследований и свидетельство об аттестации, а также утверждают документ, регламентирующий методику измерений.The inventive device works as follows: To begin, it is necessary to carry out certification of the measurement method, which is produced according to GOST R 8.563-2009 "Methods (methods) of measurement". When conducting certification using a standard measure of α-activity and calibers with a known value of the removed α-contamination of the surface S of a fuel element, determine the sensitivity of the detector to α-particles ε, the smear removal coefficient K к , establish and control the friction force F к , in the compression section of the fuel rod and rate sensitivity coefficient of friction to the smear removal force variations to λ = δ / δ F, where δ k is the coefficient of variation of K the variation of friction force on the fuel rod wiping cloth tape δ F, set speed measuring count time n MF "obrabatyv calibration results and determine the measurement error of the particle flux density of the removed α-contamination of the fuel rod surface. Next, draw up a conclusion on the compliance of the method of monitoring SRSP fuel rods with the metrological requirements with the application of the results of theoretical and experimental research and certification certificate, and also approve the document governing the measurement methodology.

- Твэл подают нижним наконечником вперед на позицию контактирования с тканевой лентой, направленной к твэлу поперечно его оси;- TVEL serves the lower tip forward to the position of contact with a fabric tape directed to the fuel rod transverse to its axis;

- По сигналу датчика 12 положения о наличии твэла в узле снятия мазка 2 производят плотное обжатие его поверхности лентой с помощью губок 9 с усилием, обеспечивающим силу трения скольжения твэла, установленную при калибровке путем регулирования давления сжатого воздуха питания пневмоцилиндров 11;- The sensor signal 12 provisions about the presence of a fuel element in the node removing the stroke 2 produce a dense compression of the surface of the tape using sponges 9 with a force that provides the sliding friction force of the fuel rod, installed during calibration by adjusting the pressure of compressed air supply pneumatic cylinders 11;

- Протягивают твэл через узел снятия мазка 2 «навылет» с измерением силы трения F датчиком силы 10, и получают после протирки поверхности твэла S мазок на ленте;- Pull the fuel rod through the node removing the stroke 2 "through" with the measurement of friction force F by the force sensor 10, and get after cleaning the surface of the fuel rod S smear on the tape;

- Снимают обжатие лентой твэла по сигналу датчика положения 12 об отсутствии твэла в узле снятия мазка 2;- Remove the compression tape ribbon of a fuel element on the signal of the position sensor 12 about the absence of a fuel rod in the node removing the stroke 2;

- Протяжкой ленты на шаг, задаваемый шагомером 4, помещают мазок под детектор 14;- Broach the tape on the step set by the pedometer 4, put a smear under the detector 14;

- Прижимают пневмоприводом 19 мазок к чувствительной поверхности детектора 14;- Press pneumatic actuator 19 swab to the sensitive surface of the detector 14;

- Производят радиометром регистрацию скорости счета nсч, рассчитывают плотность потока α-частиц с поверхности твэла q по формуле q=nсч/(β * S * K), где K=Kк [1+λ*(F*F-1 к -1)], и определяют качество твэла по условию: «Годен»: q≤qnop * (1-0,5 δn), «Брак»: q>qnop * (1-0,5 δ), где qnop - пороговый уровень плотности потока α-частиц, равная 5 част/(см2мин) а δ - полная относительная погрешность измерения, равная 50% при Р=0,95 для пороговой плотности потока 5 част/(см2мин);- Generate radiometer registered accounts n MF speed calculated flux α-particles from the surface of the fuel rod by the formula q = q n sch / (β * S * K) , where K = K k [1 + λ * (F * F -1 to -1)], and determine the quality of the fuel element by the condition: "Good": q≤q nop * (1-0.5 δ n ), "Marriage": q> q nop * (1-0.5 δ), where q nop is the threshold level of α-particle flux density equal to 5 parts / (cm 2 min) and δ is the total relative measurement error equal to 50% at P = 0.95 for a threshold flux density of 5 parts / (cm 2 min) ;

- Производят учет расходования ленты по выражению

Figure 00000007
, где Locm и Lиcx - остаточная и исходная длины ленты в рулоне, соответственно, n - число снятых мазков;- Records the expenditure of the tape by the expression
Figure 00000007
where L ocm and L and cx are the residual and initial lengths of tape in a roll, respectively, n is the number of smears taken;

- По команде «конец ленты» от системы управления закладывают рулон свежей ленты в питающую катушку 5 и скрепляют концы свежей и использованной лент (например, скрепками), далее протяжкой ленты помещают скрепку концов в зону размещения приемной катушки 6, отрезают чистую ленту от скрепки, а рулон использованной ленты вместе со скрепкой укладывают в полиэтиленовый пакет и отправляют в хранилище ТРО (твердые радиоактивные отходы), после чего конец свежей ленты закрепляют на валу приемной катушки.- At the command “end of the tape”, the control system lays a roll of fresh tape into the supply coil 5 and fastens the ends of the fresh and used tapes (for example, with clips), then pulls the tape together to put the ends of the clip into the area of the receiving coil 6, cut off the clean tape from the clip, and a roll of used tape with a clip is placed in a plastic bag and sent to the storage of solid radioactive waste (solid radioactive waste), after which the end of the fresh tape is fixed on the shaft of the receiving coil.

Отличительные признаки заявляемого способа автоматического контроля СРЗП твэлов, за исключением показателей, связанных с радиометрией, были проверены экспериментально на действующем макете, изображенном на фиг. 7.Distinctive features of the proposed method of automatic control of SRZP fuel rods, with the exception of indicators related to radiometry, were tested experimentally on the current layout shown in FIG. 7

Автоматизация процесса определения загрязненности обеспечивается системой управления, которая оснащена автономной системой сбора и архивации цифровой информации, что позволяет хранить данные с привязкой к номеру твэла о результатах радиационного контроля. Указанный объем информации позволяет произвести анализ технологического процесса изготовления твэлов.Automation of the process of determining contamination is provided by a control system that is equipped with an autonomous system for collecting and archiving digital information, which allows storing data with reference to a fuel element number on the results of radiation monitoring. The specified amount of information allows an analysis of the technological process of manufacturing fuel rods.

Claims (8)

1. Способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов, согласно которому твэл подают с помощью транспортного средства в узел снятия мазка на позицию контактирования его поверхности с тканевой лентой, направленной к твэлу поперечно его оси, затем в узле снятия мазка производят плотное обжатие поверхности твэла лентой, далее твэл протягивают через узел снятия мазка, снимают его обжатие, после этого перемещают ленту с полученным активным пятном контакта на мазке по направляющим роликам на заданный шаг в узел детектирования, где радиометром производят регистрацию α-активности пятна контакта на мазке, далее расчетом определяют уровень снимаемой α-загрязненности поверхности твэла и формируют сигнал о качестве твэла, кроме того, контролируют количество израсходованной ленты и по мере необходимости производят замену рулонов ленты на питающей и приемной катушках, отличающийся тем, что перед процедурой штатного контроля снимаемой α-загрязненности поверхности твэлов калибруют чувствительность радиометра β по эталонной мере α-активности, встроенной в узел детектора, устанавливают заданную силу трения Fк в узле обжатия твэла и показатель чувствительности коэффициента снятия мазка к вариации силы трения λ, устанавливают время измерения скорости счета nсч исходя из заданной статистической точности измерения скорости счета и площади активного пятна контакта на мазке, калибруют коэффициент снятия мазка Kк по испытательным образцам с известной величиной снимаемой α-загрязненности поверхности твэла (калибрам), при штатном контроле твэл протягивают через зону обжатия, контролируя при этом силу трения скольжения твэла по обжатой ленте F, после снятия обжатия, перемещения ленты с мазком на шаг
Figure 00000008
под радиометр и измерения скорости счета nсч от α-активности пятна контакта на мазке производят расчет плотности потока α-частиц q, усредненной по протертой поверхности твэла, по формуле q=nсч/(β*K), где K=Kк [1+λ*(F*F1 к-1)].
1. A method of automatic control of the removed alpha contamination of fuel rods, according to which the fuel rod is fed by means of a vehicle to the smear removal unit at the position of its surface contacting with fabric tape directed to the fuel element transversely to its axis, then, in the smear removal unit, the fuel surface is tightly compressed , then the fuel rod is pulled through the smear removal unit, its compression is removed, then the tape is moved with the received active contact patch on the smear along the guide rollers for a given step to the detecting unit where the α-activity of the contact patch on the smear is recorded with a radiometer, then determine the level of removed α-contamination of the fuel rod surface and form a signal about the quality of the fuel rod, in addition, they control the amount of tape consumed and, as necessary, replace the tape rolls at the feed and reception coils, characterized in that prior to the procedure of regular monitoring of the removed α-contamination of the fuel element surface, calibrate the sensitivity of the radiometer β by the reference measure of α-activity embedded in the node the detector, set the specified friction force F to in the compression unit of the fuel element and the sensitivity index of the smear removal coefficient to the variation of the friction force λ, set the measurement time of the counting rate n average based on the specified statistical accuracy of measuring the counting rate and area of the active contact spot on the smear, calibrate the removal coefficient K to smear on test samples with a known quantity withdrawn α-pollution fuel rod surface (caliber), while normal control of fuel rods is pulled through compression zone, while controlling B fuel rod in the sliding friction of crimped ribbon F, after removal of the crimping stroke movement of the tape with a step
Figure 00000008
under the radiometer and measurements of the counting rate n midrange from the α-activity of the contact patch on the smear, calculate the flux density of α-particles q, averaged over the wiped surface of the fuel rod, using the formula q = n mid frequency / (β * K), where K = K k [ 1 + λ * (F * F 1 to -1)].
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что признак качества твэла определяется по условию: «Годен»: q<qnop * (1-0.5<δn), «Брак»: q>qnop * (1-0,5 δ), где qnop - пороговый уровень плотности потока α-частиц, а δ - полная относительная погрешность измерения.2. The method according to p. 1, characterized in that the quality attribute of a fuel element is determined by the condition: "Fit": q <q nop * (1-0.5 <δ n ), "Marriage": q> q nop * (1-0 , 5 δ), where q nop is the threshold level of the α-particle flux density, and δ is the total relative measurement error. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение ленты на шаг
Figure 00000009
задают по двум полным оборотам счетного ролика, имеющего диаметр
Figure 00000010
а скорость перемещения ленты стабилизируют по результату измерения времени вращения счетного ролика на полный первый оборот путем регулирования угловой скорости шагового электропривода катушки намотки рулона ленты смазками по сигналу рассогласования ΔT=Тз - Ти, где Тз и Ти - заданный и измеренный периоды вращения па первом обороте, также начальную угловую скорость вращения шагового электропривода на каждом следующем шаге
Figure 00000011
задают по результату компенсации сигнала рассогласования ΔT, полученному на предыдущем шаге.
3. The method according to p. 1, characterized in that the movement of the tape on the step
Figure 00000009
ask for two full turns counting roller having a diameter
Figure 00000010
and the speed of movement of the tape is stabilized by measuring the rotation time of the counting roller for the full first turn by adjusting the angular speed of the stepper electric drive of the coil winding the tape roll with lubricants by the error signal ΔT = T c - T and , where T s and T i are the specified and measured periods of rotation on the first revolution, also the initial angular velocity of rotation of the stepper electric drive in each subsequent step
Figure 00000011
set by the result of the error signal compensation ΔT, obtained in the previous step.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество израсходованной ленты контролируют по выражению
Figure 00000012
, где L ост и L исх - остаточная и исходная длины ленты в рулоне соответственно, nм -зарегистрированное число снятых мазков.
4. The method according to p. 1, characterized in that the amount of tape consumed is controlled by the expression
Figure 00000012
where L OST and L Ref are the residual and initial lengths of the tape in a roll, respectively, n m is the registered number of smears taken.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент снятия мазка Kк применяют в виде равенства Kк=Г*Sм, где Г - гамма-адсорбция Гиббса.5. The method according to p. 1, characterized in that the coefficient of removal of the smear K to apply in the form of the equality K to = G * S m , where G is the gamma adsorption of Gibbs. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что площадь активного пятна мазка Sм составляет величину Sм=:π*k*d*b, где k-доля периметра твэла, обжатая лентой, d -диметр твэла, b- ширина ленты, определяемая исходя из заданной статистической точности измерения скорости счета.. 6. A process according to claim 1, characterized in that the active area of the smear spots S m is of the S m =: π * k * d * b, where k-fraction of the perimeter fuel rod crimped ribbon, d -dimetr fuel element, b- width tape, determined on the basis of a given statistical accuracy of measuring the count rate. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что замену рулонов протирочной ленты на питающей и приемной катушках осуществляют путем удаления остатка использованной протирочной ленты из питающей катушки, закладки рулона свежей протирочной ленты в питающую катушку, скрепления конца свежей ленты с концом использованной ленты, перемещения скрепки концов протирочной ленты в приемную катушку, отрезки чистой протирочной ленты от скрепки в приемной катушке, удаления рулона использованной протирочной ленты вместе со скрепкой в хранилище твердых радиоактивных отходов, закрепления конца свежей протирочной лепты на валу приемной катушки.7. The method according to p. 1, characterized in that the replacement of the rolls of the wiping tape on the supply and the receiving coils is carried out by removing the remaining used wiping tape from the supply coil, laying the roll of fresh wiping tape into the supply coil, securing the end of the fresh tape to the end of the used tape, moving the clip of the ends of the cleaning tape to the take-up coil, cutting off the clean cleaning tape from the clip in the receiving coil, removing the roll of used cleaning tape together with the clip in the solid radio storage dry waste, fixing the end of a fresh wipe on the take-up reel shaft. 8. Устройство для осуществления способа, включающее механизм обжима твэла тканевой лентой, питающую и приемную катушки тканевой ленты, механизм вращения приемной катушки, направляющие ролики, натяжители ленты, датчик количества ленты, узел детектирования, радиометр и систему программно-логического управления, отличающееся тем, что узел снятия мазка выполнен в виде сборки, состоящей из шарнирно-губцевого инструмента, тензодатчика силы балочного типа и двух пневмоцилиндров для сжатия и разжима губок, питающая катушка тканевой ленты и приемная катушка с механизмом вращения смонтированы на кронштейне, установленном на плите экранной защиты от гамма-нейтронного излучения из твэла, узел детектирования выполнен в виде агрегата, содержащего закрепленные на полке несущего кронштейна детектор α-частиц, футляр с эталонной мерой активности, пневмопривод подачи эталонной меры активности на позицию измерения и пневмопривод прижатия мазка или эталонной меры к внутренней поверхности полки несущего кронштейна, имеющей отверстие для пролета α-частиц на чувствительную поверхность детектора, а датчик количества ленты выполнен в виде шагомера, состоящего из ролика счетного с наружным калиброванным диаметром
Figure 00000013
ролика прижимного и индуктивного датчика контроля полных оборотов ролика счетного.
8. A device for carrying out the method, including a crimping mechanism for a fuel element with a fabric tape, feeding and receiving coils of a fabric tape, a mechanism for rotating the receiving coil, guide rollers, belt tensioners, a tape amount sensor, a detection unit, a radiometer and a software-logic control system, that the smear assembly is made in the form of an assembly consisting of a hinged-tongue tool, a beam-type strain gauge and two pneumatic cylinders for compressing and unclamping the jaws, feeding the coil of tissue tape and A multi-coil with a rotation mechanism is mounted on a bracket mounted on a shield of gamma-neutron radiation from a fuel rod, the detection unit is designed as an assembly containing an α-particle detector mounted on a shelf of a bearing bracket, a case with a reference measure of activity, a pneumatic actuator of a reference measure activity on the measurement position and pneumatic drive of the smear or reference measure to the inner surface of the shelf of the bearing bracket having an opening for the passage of α-particles on the sensitive surface d detector and the number of tape sensor is made in the form of a pedometer consisting of a counting roller with an outside calibrated diameter
Figure 00000013
roller pressure and inductive sensor control of the full revolutions of the roller counting.
RU2018121235A 2018-06-07 2018-06-07 Method for automatic control of recovered alpha-contamination of fuel elements and device for its implementation RU2687081C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121235A RU2687081C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method for automatic control of recovered alpha-contamination of fuel elements and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121235A RU2687081C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method for automatic control of recovered alpha-contamination of fuel elements and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687081C1 true RU2687081C1 (en) 2019-05-07

Family

ID=66430470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121235A RU2687081C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method for automatic control of recovered alpha-contamination of fuel elements and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687081C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797782C1 (en) * 2023-02-03 2023-06-08 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Adaptive sensor of surface alpha pollution

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4070240A (en) * 1977-02-02 1978-01-24 Westinghouse Electric Corporation Seal containment system
US4857260A (en) * 1988-09-28 1989-08-15 General Electric Company Apparatus for assembling and welding end plugs to nuclear fuel cladding tubes and inspecting the end plug welds on an automated basis
US5703377A (en) * 1992-09-16 1997-12-30 British Nuclear Fuels Plc Apparatus for the inspection of cylindrical objects having a borescope device
RU2483373C2 (en) * 2011-08-19 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Monitoring method of fuel column of fuel element of nuclear reactor, and device for its implementation
RU2615036C1 (en) * 2016-02-12 2017-04-03 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Automatic control method of removing fuel elements alpha-pollution and device for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4070240A (en) * 1977-02-02 1978-01-24 Westinghouse Electric Corporation Seal containment system
US4857260A (en) * 1988-09-28 1989-08-15 General Electric Company Apparatus for assembling and welding end plugs to nuclear fuel cladding tubes and inspecting the end plug welds on an automated basis
US5703377A (en) * 1992-09-16 1997-12-30 British Nuclear Fuels Plc Apparatus for the inspection of cylindrical objects having a borescope device
RU2483373C2 (en) * 2011-08-19 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Monitoring method of fuel column of fuel element of nuclear reactor, and device for its implementation
RU2615036C1 (en) * 2016-02-12 2017-04-03 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Automatic control method of removing fuel elements alpha-pollution and device for its implementation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2797782C1 (en) * 2023-02-03 2023-06-08 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Adaptive sensor of surface alpha pollution
RU2807498C1 (en) * 2023-04-05 2023-11-15 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Method for control of physical and removable alpha pollution of fa with shell tube
RU2814650C1 (en) * 2023-06-27 2024-03-04 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Device for control of removed alpha contamination of fuel electronics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017122080A1 (en) Torsional testing apparatus and method
DE60219219T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CARRYING OUT A QUALITY CONTROL ON A MOX FENCER
DE1052586B (en) Device for detecting and monitoring leaks in gas-cooled nuclear reactors
RU2687081C1 (en) Method for automatic control of recovered alpha-contamination of fuel elements and device for its implementation
RU2615036C1 (en) Automatic control method of removing fuel elements alpha-pollution and device for its implementation
Bowyer et al. Automated particulate sampler for Comprehensive Test Ban Treaty verification (the DOE radionuclide aerosol sampler/analyzer)
RU2663209C1 (en) Fuel rods alpha contamination reading automatic control method and device for its implementation
EP1393013B1 (en) Testing apparatus for fuel rod
EP2442312B1 (en) Scanner for analyzing a nuclear fuel rod
US3080479A (en) Gamma ray caliper
CN212459472U (en) Rock core scanner based on X-ray fluorescence
JP5020559B2 (en) Fuel rod inspection method and fuel rod inspection device
RU2814650C1 (en) Device for control of removed alpha contamination of fuel electronics
Ganguly et al. The role of “process control” and “inspection” steps in the quality assurance of SS 316 clad mixed plutonium-uranium carbide fuel pins for FBTR
DE3230005C2 (en) X-ray fluorescence analytical method and device for examining a sample
RU2787837C2 (en) Method for automatic control of removed alpha-contamination of fuel elements with wound wire and device for its implementation
Hidaka et al. Current Status of VEGA program and a preliminary test with Cesium Iodide
Ayer et al. A Gamma-Ray Absorptometer for Nuclear Fuel Evaluation
Fidley Instrument developments in health physics
JPH10288667A (en) Radioactivity measuring device
JPS6331001Y2 (en)
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
CN111896992A (en) Radioactive aerosol monitoring facilities with gamma nuclide recognition function
Ruddy et al. Some unique applications of solid state track recorder autoradiography in the nuclear industry
Mooers et al. NONDESTRUCTIVE DETERMINATION OF 1$ sup 235$ CONTENT OF SNAP FUEL RODS. VOL. III. EQUIPMENT DESCRIPTION AND PRODUCTION QUALITY CONTROL APPLICATIONS