RU2697664C1 - Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора - Google Patents

Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора Download PDF

Info

Publication number
RU2697664C1
RU2697664C1 RU2018141726A RU2018141726A RU2697664C1 RU 2697664 C1 RU2697664 C1 RU 2697664C1 RU 2018141726 A RU2018141726 A RU 2018141726A RU 2018141726 A RU2018141726 A RU 2018141726A RU 2697664 C1 RU2697664 C1 RU 2697664C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
cylindrical rods
axis
ring
row
Prior art date
Application number
RU2018141726A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Петрович Гребенкин
Сергей Иванович Жулинский
Виталий Александрович Неверов
Виктор Михайлович Соколов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
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
Priority to RU2018141726A priority Critical patent/RU2697664C1/ru
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Акционерное общество "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to BR112021010239-6A priority patent/BR112021010239B1/pt
Priority to PCT/RU2018/000913 priority patent/WO2020111964A1/ru
Priority to JP2021529482A priority patent/JP7261299B2/ja
Priority to KR1020217019484A priority patent/KR102632149B1/ko
Priority to EP18941754.6A priority patent/EP3916739A4/en
Priority to CA3121704A priority patent/CA3121704A1/en
Priority to CN201880099770.2A priority patent/CN113196417A/zh
Priority to US17/297,403 priority patent/US20220005620A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697664C1 publication Critical patent/RU2697664C1/ru
Priority to ZA2021/05388A priority patent/ZA202105388B/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
    • G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
    • G21C17/025—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators for monitoring liquid metal coolants
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/003—Remote inspection of vessels, e.g. pressure vessels
    • G21C17/007—Inspection of the outer surfaces of vessels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/032—Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/222—Constructional or flow details for analysing fluids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/223—Supports, positioning or alignment in fixed situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/27—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the material relative to a stationary sensor
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02854—Length, thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/262—Linear objects
    • G01N2291/2626—Wires, bars, rods
    • 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 Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к атомной технике. Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем включает отражатель ультразвука и сканирующий ультразвуковой механизм с приводами, включающий несущую штангу с герметичными ультразвуковыми преобразователями акустическая ось которых совпадает с одной из горизонтальных плоскостей, пересекающей заполненное жидкометаллическим теплоносителем пространство - контролируемый зазор между нижними отметками расцепленных органов СУЗ и верхними отметками головок ТВС. Отражатель ультразвука выполнен в виде кольца, на котором расположено не менее одного ряда вертикальных цилиндрических стержней, кольцо прикреплено к одному из тепловых экранов, окружающих активную зону, преимущественно ближнего к корпусу ядерного реактора, причем шаг, с которым цилиндрические стержни расположены в ряду, меньше шага между сборками. Изобретение позволяет повысить надежность обнаружения препятствий в контролируемом надзонном пространстве. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано для контроля состояния надзонного пространства ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем. Принцип работы системы ультразвукового контроля основан на возбуждении и ответном получении ультразвуковых сигналов, отражаемых от элементов конструкции, находящихся в пространстве (контролируемом зазоре) между верхним уровнем головок тепловыделяющих сборок и нижним уровнем поворотных пробок ядерного реактора, охлаждаемого непрозрачным теплоносителем, например, жидким натрием. Эта система служит для обнаружения в контролируемом пространстве (контролируемом зазоре) препятствий вращению поворотных пробок при перегрузочных операциях.
Системы, в которых сканирующий ультразвуковой луч распространяется в горизонтальном направлении, относится к системам горизонтального звуковидения. Они предназначены для получения аналогов оптического изображения предметов, находящихся или оказавшихся в надзонном пространстве реакторов, охлаждаемых непрозрачными жидкометаллическими теплоносителями. Контроль оптически непрозрачных надзонных пространств в реакторах может быть выполнен за счет использования ультразвуковых волн, распространяющихся в жидкометаллических теплоносителях. В этом качестве ультразвуковые сигналы применимы в реакторах с непрозрачными для света теплоносителями (натрий, свинец и др.) и могут обеспечить получение аналогов оптического изображения предметов с хорошим разрешением.
Для повышения надежности обнаружения элементов конструкции, в ядерный реактор устанавливают специальный отражатель ультразвука и по уменьшению сигнала от него судят о наличии предмета, попадающего в зону действия ультразвукового луча.
Как правило, системы контроля надзонного пространства реактора разрабатываются с учетом конструкции конкретного реактора и не могут быть перенесены на другой реактор без определенных переделок, связанных с адаптацией под конструктивные особенности надзонного пространства каждого конкретного аппарата.
Известна система горизонтального звуковидения для определения зазора между нижней частью органов СУЗ и головками ТВС (заявка №58-34799, Япония). Устройство содержит ультразвуковой преобразователь, размещенный на штанге, соединенный с ультразвуковым генератором и через усилитель с устройством обработки сигналов и идентификации, отражатель ультразвука. В этом устройстве вращают штангу с ультразвуковым преобразователем с постоянной угловой скоростью и перемещают по высоте после каждого оборота. В течение одного оборота последовательно излучают ультразвуковые импульсы, а в промежутках между ними принимают отраженные.
Недостатками данного технического решения является то, что не всегда можно определить наличие или отсутствие объекта в надзонном пространстве, когда отраженные от объекта лучи не попадают в плоскость преобразователя.
Известна система ультразвукового контроля за положением конструктивных элементов в надзонном пространстве ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем (патент США №4290849), включающая ультразвуковой преобразователь для излучения и приема импульсного ультразвукового сигнала, средство для поворота датчика на заданный угол, отражатели, основной и дополнительный, имеющие несколько плоскостей, орентированных в направлении сканирования, средство для подачи питания на преобразователь и средство для отображения ультразвукового сигнала. Падающая ультразвуковая волна последовательно отражается от дополнительного отражателя ультразвука, основного отражателя и объекта (если он там есть), находящегося в зазоре между органами СУЗ и головками ТВС, а затем возвращается к ультразвуковому преобразователю по уже пройденному пути. Для исключения интерференции сигналов падающих и отраженных ультразвуковых волн плоскости отражателей размещены на различных расстояниях от преобразователя.
В известном техническом решении в качестве места нахождения обнаруженного препятствия указываются два отрезка прямых линий, соответствующих пути ультразвукового луча от источника ультразвука до отражателя ультразвука и от отражателя ультразвука до приемника ультразвука, и не дается ответ, на каком из отрезков находится препятствие.
Задачей данного технического решения является повышение надежности обнаружения препятствий в контролируемом надзонным пространстве и определение нахождения.
Для решения этой задачи в системе ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, включающей отражатель ультразвука и сканирующий ультразвуковой механизм с приводами, содержащий несущую штангу с герметичными ультразвуковыми преобразователями, акустическая ось которых совпадает с одной из горизонтальных плоскостей, пересекающей заполненное жидкометаллическим теплоносителем пространство контролируемый зазор между нижними отметками расцепленных органов СУЗ и верхними отметками головок ТВС, отражатель ультразвука выполнен в виде кольца, на котором расположено не менее одного ряда вертикальных цилиндрических стержней, кольцо прикреплено к одному из тепловых экранов, окружающих активную зону, преимущественно ближнему к корпусу ядерного реактора, причем, шаг, с которым цилиндрические стержни расположены в ряду, меньше шага между сборками (шага решетки реактора).
Размещение отражателя ультразвука (кольца с цилиндрическими стержнями) на тепловом экране, находящемся на самом близком расстоянии от корпуса реактора, обеспечивает контроль положения штатных конструкций и обнаружение препятствий вращению поворотных пробок во всем контролируемом объеме надзонного пространства.
Цилиндрические стержни расположены в рядах на одинаковых расстояниях от центра этого кольца и равномерно по его окружности (для удобства осуществления автоматического контроля за уровнем отраженного сигнала при сканировании ультразвуковым лучом отражателя ультразвука из центральной ячейки).
Высота цилиндрических стержней такова, что они перекрывают весь зазор между верхним уровнем головок тепловыделяющих сборок и нижним уровнем поворотных пробок реактора и нижними отметками расцепленных органов СУЗ, и обеспечивают возможность выполнения послойного сканирования во всем контролируемом пространстве.
Один из цилиндрических стержней расположен на выделенном (меньшем или большем по отношению к остальным стержням) расстоянии от центра этого кольца и однозначно определяется при ультразвуковом сканировании по времени прихода эхоимпульса. Направление оси ультразвукового преобразователя на этот стержень удобно принять за начало отсчета угла поворота ультразвукового преобразователя использовать для более точного вычисления углов его поворота в процессе сканирования.
Шаг, с которым цилиндрические стержни расположены на кольце в ряду, меньше шага между сборками. В противном случае (при большем шаге) не будут обнаружены те всплывшие сборки, которые при сканировании ультразвуковым лучом отражателя ультразвука окажутся в просвете между цилиндрическими стержнями.
В случаях, когда всплывшая сборка не перекрывает весь контролируемый зазор, а вошла в него только верхней узкой частью (головкой) на высоту одного слоя ультразвукового сканирования, тень от головки может упасть в просвет между цилиндрическими стержнями, и всплытие не будет обнаружено системой. Для исключения таких случаев цилиндрические стержни последующего ряда расположены в просвете между цилиндрическими стержнями предыдущего ряда.
Для обеспечения возможности однозначного определения начала отсчета угла поворота ультразвукового преобразователя и более точного вычисления углов его поворота в процессе сканирования, один из цилиндрических стержней расположен на выделенном (меньшем или большем по отношению к остальным стержням) расстоянии от центра этого кольца.
Цилиндрические стержни закреплены на кольце таким образом, что они находятся на продолжениях линий, проходящих через центр активной зоны и центры головок дальних тепловыделяющих сборок.
Боковая поверхность цилиндрических стержней выполнена шероховатой, например, в форме крестообразной накатки, что увеличивает отражающую способность цилиндрических стержней и обеспечивают возврат ультразвукового сигнала на ультразвуковой преобразователь независимо от его места расположения (в центре или на периферии контролируемого пространства) в процессе контроля.
При длительной эксплуатации реактора геометрические размеры и форма его элементов изменяются, в том числе увеличивается отклонение образующей цилиндрической поверхности стержней от вертикали, что приводит к существенному уменьшению амплитуды эхосигнала и, как следствие, к снижению вероятности обнаружения всплывших дальних сборок.
Наличие шероховатости увеличивает вероятность обнаружения всплывших дальних сборок.
При использовании системы ультразвукового контроля надзонного пространства в «большом» реакторе целесообразно на боковой поверхности цилиндрических стержней сформировать уголковый отражатель, обладающий свойством возвращать падающий на него ультразвуковой луч в обратном направлении независимо от наличия небольшого угла между акустической осью уголкового отражателя и осью сканирующего ультразвукового луча. При формировании отражателя ультразвука необходимо размещать вертикальные цилиндрические стержни на кольце так, чтобы ось уголкового отражателя была направлена на центр кольца.
В качестве уголкового отражателя на боковой поверхности цилиндрических стержней выполнено не менее одного конического углубления с прямым углом при вершине, оканчивающегося сквозным отверстием, ось которого совпадает с осью конического углубления и направлением оси ультразвукового преобразователя и составляет с осью цилиндрических стержней прямой угол.
Цилиндрические стержни могут быть расположены в виде двух (или более) кольцевых рядов, смещенных относительно друг друга так, что стержни внешнего ряда находятся относительно направления на центр кольца между соседними стержнями внутреннего ряда.
Сканирующий ультразвуковой механизм с приводами, включающий несущую штангу с герметичными ультразвуковыми преобразователями (излучатель и приемник ультразвуковых сигналов) установливают в пространство, расположенное под каналом перегрузки ТВС, размещенном на периферии малой поворотной пробки реактора, или в пространство, освободившееся после извлечения из реактора закладной трубы, предназначенной для размещения по центру активной зоны петлевого канала или другого облучательного устройства.
Цилиндрические стержни установлены на кольце с определенным шагом, таким, чтобы при их поочередном сканировании ультразвуковые сигналы, отраженные от соседних стержней и достигшие ультразвукового преобразователя, перекрывались в пространстве по крайней мере на уровне 0,707 для того, чтобы исключить потерю информативного сигнала о наличии препятствия в пространстве между направлениями на соседние стержни, например, о наличии всплывшей сборки.
Шаг между цилиндрическими стержнями связан с шагом между сборками и диаметром ультразвукового луча на уровне 0,707, зависящим от устройства преобразователя, используемой частоты ультразвука, скорости его распространения в среде, и расстояния до облучаемого объекта, т.е. до соседних стержней, а именно, шаг между цилиндрическими стержнями установлен меньше шага между сборками и выбран таким, чтобы отраженные от соседних стержней ультразвуковые лучи перекрывались на приемной поверхности ультразвукового преобразователя.
Этим обеспечивается наличие информативного сигнала (уменьшение сигнала от отражателя ультразвука) при наличии препятствия на пути ультразвукового луча независимо от того, на каком расстоянии от ультразвукового преобразователя появилось препятствие и каков наклон его поверхности.
Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора иллюстрируется рисунками.
На рисунке 1 показан вертикальный разрез реактора с элементами системы звуковидения, размещенными вне поворотных пробок, где:
1 - большая поворотная пробка; 2 - малая поворотная пробка с органами СУЗ; 3 - направляющие трубы СУЗ; 4 - цилиндрический стержень; 5 - кольцо; 6 -тепловой экран; 7 - ТВС; 8 - зонд звуковидения; 9 - жидкометаллический теплоноситель; 10 - перегрузочный канал; 11 - корпус реактора; 12 - ультразвуковой преобразователь
На рисунке 2 показан горизонтальный разрез реактора с элементами системы ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора, размещенными вне поворотных пробок, где:
4 - цилиндрические стержни; 5 - кольцо; 11 - корпус реактора; 12, 13 - ультразвуковые преобразователи. А, Б, В, Г - сектора уверенного обнаружения препятствий вращению поворотных пробок, находящиеся в дальней зоне от соответствующего УЗП.
На рисунке 3 показан горизонтальный разрез ядерного реактора с элементами системы ультразвукового контроля надзонного пространства, где: 1 - большая поворотная пробка (показана условно); 2 - малая поворотная пробка (показана условно); 4 - цилиндрические стержни; 5 - кольцо; 11 - корпус реактора; 14 - центральный канал; 15 - перегрузочный канал; ультразвуковые преобразователи 12 и 13 установлены в каналы 14 и 15 соответственно.
На рисунке 4-7 показаны разные варианты конических углублений на боковой поверхности цилиндрических стержней, что особенно актуально для больших реакторов (диаметр активной зоны 4-9 м).
Устройство работает следующим образом.
Ультразвуковые преобразователи 12 и 13 излучают в жидкометаллический теплоноситель 9 последовательность ультразвуковых сигналов, распространяющихся по жидкометаллическому теплоносителю 9 вдоль акустической оси каждого ультразвукового преобразователя, локализованную в пространстве в виде ультразвукового луча, и в течение промежутков времени между возбужденными последовательно ультразвуковыми сигналами принимают ответные ультразвуковые сигналы, отражаемые от элементов конструкции, находящихся в надзонном пространстве ядерного реактора, а именно, в контролируемом зазоре между верхним уровнем головок тепловыделяющих сборок и нижним уровнем поворотных пробок (нижними отметками устройств, смонтированных на поворотных пробках). По уменьшению амплитуды эхосигналов от цилиндрических стержней 4 (так называемых донных сигналов) судят о наличии препятствия, затеняющего ультразвуковой луч, а по наличию эхосигнала, принятого в промежутке времени между излученным и донным сигналами, делают вывод о наличии предмета с поверхностью, отражающей часть энергии ультразвукового луча в обратном направлении. Фиксируя ультразвуковой преобразователь 12 на разных высотах и одновременно вращая зонд 8, выполняют послойное сканирование надзонного пространства ультразвуковым лучом.
Возможны два варианта размещения зонда звуковидения 8 в реакторе:
- стационарный (в специально предусмотренном месте вне поворотных пробок 1 и 2);
- выемной (из центрального канала реактора извлекают закладную трубу, в которой во время микрокампании находилось какое-либо облучательное устройство, а на ее место устанавливают зонд звуковидения 8).
Пример стационарного размещения зонда звуковидения 8 в реакторе приведен на рисунках 1 и 2, пример выемного варианта - на рисунке 3.
Система ультразвукового контроля за положением конструктивных элементов в надзонном пространстве ядерного реактора включается в работу на остановленном реакторе перед началом перегрузки сборок активной зоны с целью подтвердить отсутствие механической связи поворотных пробок с активной зоной.
При стационарном размещении зонда звуковидения 8 в реакторе ультразвуковой преобразователь 12 излучает в жидкометаллический теплоноситель 9 последовательность ультразвуковых сигналов и принимает отраженные сигналы, пришедшие в обратном направлении (эхосигнал от одного из цилиндрических стержней 4 («донный» сигнал) и эхосигналы от предметов, оказавшихся на пути ультразвукового луча, таких как нерасцепленные органы СУЗ, головка или корпус всплывшей или неосаженнной ТВС, колокольчики попакетного контроля, инструменты манипулирования и посторонние предметы. По времени распространения эхосигнала и азимуту ультразвукового преобразователя 12 определяют место предмета, оказавшегося на пути ультразвукового луча. Если этот предмет предмет не создает эхосигнала, выделяемого из фонового шума, то его обнаруживают по уменьшению амплитуды «донного» сигнала, а для определения местоположения имеют только азимут ультразвукового преобразователя 12. В случае обнаружения существенного уменьшения амплитуды «донного» сигнала, зафиксированного при сканировании надзонного пространства ультразвуковым преобразователем 13, пересечение ультразвуковых лучей, соответствующих зафиксированным азимутам, укажает наиболее вероятное местоположение предмета.
Для обеспечения амплитуды «донного» сигнала, многократно превышающей уровень фонового шума, цилиндрические стержни 4 ориентированы осями конических углублений на ось ультразвукового преобразователя, а угол при вершине конических углублений выполнен прямым для обеспечения зеркального отражения сканирующего луча (рисунок 6). Оси конических углублений цилиндрических стержней 4, расположенных в секторе В, направлены поочередно: четные - на ультразвуковой преобразователь 12, нечетные - на ультразвуковой преобразователь 13. Оси конических углублений цилиндрических стержней 4, расположенных в секторе Г, направлены на ультразвуковой преобразователь 13. Оси конических углублений цилиндрических стержней 4, расположенных в секторе Б направлены поочередно: четные - на преобразователь 13, нечетные - на преобразователь 12. Оси конических углублений цилиндрических стержней 4, расположенных в секторе А направлены на преобразователь 12.
Отражатель ультразвука, выполненный в виде прерывистого ряда цилиндрических стержней, обеспечивает более точное вычисление угла поворота преобразователя, чем отражатель ультразвука, выполненный непрерывным, в виде сплошного цилиндрического экрана.
Чтобы минимизировать вероятность пропуска сигнала о постороннем предмете, находящемся в надзонном пространстве, шаг между цилиндрическими стержнями должен быть соизмерим с шагом решетки реактора, а диаметр цилиндрических стержней - с диаметром головки ТВС.
Диаметр фокального пятна, в котором сконцентрирована основная энергия ультразвукового луча, целесообразно выбирать соизмеримым с видимым размером конического углубления. Он зависит от размера ультразвукового преобразователя, используемой частоты ультразвука, скорости распространения ультразвука в среде и расстояния до цилиндрического стержня. Минимально допустимый шаг между цилиндрическими стержнями, накрытыми одновременно фокальным пятном, соответствует критерию Пирсона, согласно которому эхосигналы от этих стержней считаются различимыми. Если совокупность влияющих факторов такова, что эхосигналы от соседних цилиндрических стержней трудноразличимыми, то шаг между соседними стержнями увеличивают, добавляют второй ряд таких стержней, расположенных по концентрической окружности большего диаметра в просветах между стержнями первого ряда.
Если позволяет высота контролируемого надзонного пространства, то в цилиндрических стержнях могут быть выполнены два и более конических углубления, каждое из которых ориентировано на свой ультразвуковой преобразователь (рисунок 7).
При выемном варианте размещения зонда звуковидения 8 в реакторе (рисунок 3) ультразвуковые преобразователи 12 и 13 устанавливают в центральный 14 и перегрузочный 15 каналы соответственно. На рисунке 3 большая поворотная пробка 1 и малая поворотная пробка 2 показаны условно. Цилиндрические стержни 4 могут быть выполнены гладкими с коническим углублением, ориентированным на центральный канал 14, или с частью боковой поверхности, свободной от конического углубления с прямым углом при вершине, и выполненной рельефной например, в виде крестообразной накатки (рисунки 5-7). Использование рельефной формы для боковой поверхности цилиндрических стержней позволяет применять зеркально-теневой метод и для ультразвукового преобразователя 13, размещенного в перегрузочном 15 или любом другом подходящем для установки зонда 8 канале.

Claims (7)

1. Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, включающая отражатель ультразвука и сканирующий ультразвуковой механизм с приводами, включающий несущую штангу с герметичными ультразвуковыми преобразователями, акустическая ось которых совпадает с одной из горизонтальных плоскостей, пересекающей заполненное жидкометаллическим теплоносителем пространство - контролируемый зазор между нижними отметками расцепленных органов СУЗ и верхними отметками головок ТВС, отличающаяся тем, что отражатель ультразвука выполнен в виде кольца, на котором расположено не менее одного ряда вертикальных цилиндрических стержней, кольцо прикреплено к одному из тепловых экранов, окружающих активную зону, преимущественно ближнего к корпусу ядерного реактора, причем шаг, с которым цилиндрические стержни расположены в ряду, меньше шага между сборками.
2. Система ультразвукового контроля по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрические стержни последующего ряда расположены в просвете между цилиндрическими стержнями предыдущего ряда.
3. Система ультразвукового контроля по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрические стержни расположены в рядах на одинаковых расстояниях от центра этого кольца и равномерно по его окружности.
4. Система ультразвукового контроля по п. 1, отличающаяся тем, что один из цилиндрических стержней расположен на выделенном расстоянии от центра этого кольца.
5. Система ультразвукового контроля по п. 1, отличающаяся тем, что боковая поверхность цилиндрических стержней выполнена рельефной, например в виде крестообразной накатки.
6. Система ультразвукового контроля по п. 1, отличающаяся тем, что на боковой поверхности цилиндрических стержней выполнено не менее одного конического углубления с прямым углом при вершине, оканчивающегося сквозным отверстием, ось которого совпадает с осью конического углубления и направлением оси ультразвукового преобразователя и составляет с осью цилиндрических стержней прямой угол.
7. Система ультразвукового контроля по п. 1, отличающаяся тем, что при установке сканирующего ультразвукового механизма в разные проходки, выполненные в поворотных пробках, на боковой поверхности цилиндрических стержней выполнены по числу проходок конические углубления с прямым углом при вершине, оканчивающиеся сквозным отверстием, ось которого совпадает с осью конического углубления и направлением на ось одной из проходок, причем эти конические углубления распределены по высоте цилиндрических стержней, совпадающей с размером контролируемого зазора, а оси конических углублений, имеющих одинаковые высотные отметки, направлены на ось одной и той же проходки.
RU2018141726A 2018-11-26 2018-11-26 Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора RU2697664C1 (ru)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141726A RU2697664C1 (ru) 2018-11-26 2018-11-26 Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора
PCT/RU2018/000913 WO2020111964A1 (ru) 2018-11-26 2018-12-29 Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора
JP2021529482A JP7261299B2 (ja) 2018-11-26 2018-12-29 炉心直上空間の超音波検査システム
KR1020217019484A KR102632149B1 (ko) 2018-11-26 2018-12-29 원자로의 코어 공간에 대한 초음파 모니터링 시스템
BR112021010239-6A BR112021010239B1 (pt) 2018-11-26 2018-12-29 Sistema para monitoramento ultrassônico de um espaço acima do núcleo de um reator nuclear
EP18941754.6A EP3916739A4 (en) 2018-11-26 2018-12-29 ANTIMICROBIAL SUPPORT MATERIALS
CA3121704A CA3121704A1 (en) 2018-11-26 2018-12-29 Ultrasonic monitoring system of the nuclear reactor above core space
CN201880099770.2A CN113196417A (zh) 2018-11-26 2018-12-29 核反应堆参考空间超声控制系统
US17/297,403 US20220005620A1 (en) 2018-11-26 2018-12-29 Ultrasonic monitoring system of the nuclear reactor above core space
ZA2021/05388A ZA202105388B (en) 2018-11-26 2021-07-29 System for ultrasonic monitoring of a space above the core of a nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141726A RU2697664C1 (ru) 2018-11-26 2018-11-26 Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697664C1 true RU2697664C1 (ru) 2019-08-16

Family

ID=67640614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018141726A RU2697664C1 (ru) 2018-11-26 2018-11-26 Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20220005620A1 (ru)
EP (1) EP3916739A4 (ru)
JP (1) JP7261299B2 (ru)
KR (1) KR102632149B1 (ru)
CN (1) CN113196417A (ru)
CA (1) CA3121704A1 (ru)
RU (1) RU2697664C1 (ru)
WO (1) WO2020111964A1 (ru)
ZA (1) ZA202105388B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2812696C1 (ru) * 2023-07-07 2024-01-31 Дмитрий Сергеевич Сучков Устройство для подавления ультразвуковых акустических шумов в газопроводах

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114137084B (zh) * 2021-11-26 2022-08-12 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 一种east下偏滤器钨铜串的超声检测装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4290849A (en) * 1977-10-26 1981-09-22 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Nuclear reactor
SU1528235A1 (ru) * 1987-12-21 1994-05-30 Ю.П. Гребенкин Устройство звуковидения ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем
JP5215352B2 (ja) * 2009-05-25 2013-06-19 コリア アトミック エナジー リサーチ インスティチュート ウェーブガイド超音波センサ装置
RU2513956C1 (ru) * 2012-12-27 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Способ строительства многозабойной скважины и отклоняющее устройство для его осуществления
RU2657325C1 (ru) * 2017-06-05 2018-06-13 Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" Способ ультразвукового контроля объектов из твёрдых материалов, ультразвуковой высокочастотный преобразователь для его реализации (варианты) и антенная решётка с применением способа

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4083225A (en) * 1974-09-20 1978-04-11 The United States Of America Government As Represented By The United States Department Of Energy On-line ultrasonic gas entrainment monitor
JPS5834799B2 (ja) * 1977-12-21 1983-07-28 株式会社東芝 原子炉
JPS60219553A (ja) * 1984-04-16 1985-11-02 Toshiba Corp 超音波透視装置
JPS61140813A (ja) * 1984-12-14 1986-06-27 Toshiba Corp 超音波透視装置
JPS6446694A (en) * 1987-08-17 1989-02-21 Power Reactor & Nuclear Fuel Device for diagnosing abnormality of nuclear reactor
JPH0634076B2 (ja) * 1988-12-26 1994-05-02 株式会社東芝 超音波透視装置
JPH05296985A (ja) * 1992-04-21 1993-11-12 Hitachi Constr Mach Co Ltd 超音波用反射器
FR2738636B1 (fr) * 1995-09-08 1997-11-28 Framatome Sa Dispositif de controle non destructif par ultrasons d'une piece de forme allongee comportant un transducteur d'ultrasons et un miroir, et ses utilisations
JP2000009702A (ja) * 1998-06-24 2000-01-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波探傷装置
RU29397U1 (ru) * 2002-12-23 2003-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А.Доллежаля" Ультразвуковое устройство для контроля положения перегрузочной машины ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем
DE102009047317A1 (de) * 2009-10-01 2011-04-07 Intelligendt Systems & Services Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung
JP2012078259A (ja) * 2010-10-04 2012-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 炉心頂部監視装置
US9117554B2 (en) * 2010-12-02 2015-08-25 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Core shroud weld inspection systems and methods
EP2843401A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-04 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO System and method for defect monitoring
RU2594889C1 (ru) * 2015-05-29 2016-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр инноваций" Ядерный реактор
KR102112595B1 (ko) * 2018-08-21 2020-06-02 앤스코 주식회사 스터드 볼트 검사 장치 및 이의 장착 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4290849A (en) * 1977-10-26 1981-09-22 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Nuclear reactor
SU1528235A1 (ru) * 1987-12-21 1994-05-30 Ю.П. Гребенкин Устройство звуковидения ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем
JP5215352B2 (ja) * 2009-05-25 2013-06-19 コリア アトミック エナジー リサーチ インスティチュート ウェーブガイド超音波センサ装置
RU2513956C1 (ru) * 2012-12-27 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Способ строительства многозабойной скважины и отклоняющее устройство для его осуществления
RU2657325C1 (ru) * 2017-06-05 2018-06-13 Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" Способ ультразвукового контроля объектов из твёрдых материалов, ультразвуковой высокочастотный преобразователь для его реализации (варианты) и антенная решётка с применением способа

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2812696C1 (ru) * 2023-07-07 2024-01-31 Дмитрий Сергеевич Сучков Устройство для подавления ультразвуковых акустических шумов в газопроводах

Also Published As

Publication number Publication date
JP7261299B2 (ja) 2023-04-19
JP2022522572A (ja) 2022-04-20
CA3121704A1 (en) 2020-06-04
WO2020111964A1 (ru) 2020-06-04
CN113196417A (zh) 2021-07-30
KR102632149B1 (ko) 2024-01-31
BR112021010239A2 (pt) 2021-08-17
ZA202105388B (en) 2022-10-26
US20220005620A1 (en) 2022-01-06
EP3916739A1 (en) 2021-12-01
KR20210094611A (ko) 2021-07-29
EP3916739A4 (en) 2022-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1078953A (en) Apparatus for measuring the radial dimensions of a cylindrical tube by ultrasonics
CN108267727A (zh) 一种水下激光周向扫描探测装置及系统
CN104515807A (zh) 一种压力管道超声内检测自动化装置
US5214616A (en) Nuclear reactor vessel inspection system and method with remote transducer positioning
RU2717382C2 (ru) Устройство контроля и измерения дефектов сварного шва цилиндрической стенки и способ применения такого устройства
RU2697664C1 (ru) Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора
US4559825A (en) Transducer array for detection of subsurface flaws
EP2108950B1 (en) Method and system for acoustic imaging
US4131026A (en) Ultrasonic testing of seams
JP2001517297A (ja) 原子炉制御クラスタ棒の検査方法および検査装置
JP5115024B2 (ja) 超音波斜角探傷装置のカップリングチェック方法
CN104655734A (zh) 一种管材或棒材横伤检测的超声相控阵探头系统
CN116098654A (zh) 一种基于环形阵列的超声ct相控方法
BR112021010239B1 (pt) Sistema para monitoramento ultrassônico de um espaço acima do núcleo de um reator nuclear
JP2020030095A (ja) 超音波探傷方法
EP0639770B1 (en) Calibration arrangement for calibrating an inspection instrument
JPS6336465B2 (ru)
CN111505609A (zh) 一种超声换能器绝对声压测量方法
JPH0961513A (ja) 水中位置検出装置
CN211856465U (zh) 一种深水环境下的储气井内检测用超声相控阵检测装置
JPS61140813A (ja) 超音波透視装置
RU2052808C1 (ru) Ультразвуковой способ обнаружения трещин в стенках отверстий изделий
JPS5834799B2 (ja) 原子炉
JPS58223008A (ja) 超音波透視装置
JPS5950310A (ja) 原子炉用超音波透視装置