RU2797858C1 - Method for controlling the chipping of fuel pellets in the assembled fuel cell - Google Patents

Method for controlling the chipping of fuel pellets in the assembled fuel cell Download PDF

Info

Publication number
RU2797858C1
RU2797858C1 RU2022101395A RU2022101395A RU2797858C1 RU 2797858 C1 RU2797858 C1 RU 2797858C1 RU 2022101395 A RU2022101395 A RU 2022101395A RU 2022101395 A RU2022101395 A RU 2022101395A RU 2797858 C1 RU2797858 C1 RU 2797858C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
fuel cell
fuel element
assembled
counting pulses
Prior art date
Application number
RU2022101395A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Викторович Красников
Александр Михайлович Степанов
Алексей Валериевич Стародубцев
Original Assignee
Акционерное общество "Прорыв"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Прорыв" filed Critical Акционерное общество "Прорыв"
Application granted granted Critical
Publication of RU2797858C1 publication Critical patent/RU2797858C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: nuclear power industry.
SUBSTANCE: invention relates to nuclear power, namely to a method for controlling the chips of fuel pellets in an assembled fuel cell. At the entrance of the detection units, slot collimators are additionally installed, one of which is equipped with a controlled screen that partially overlaps the collimator slot with a gap on the side of the small chord of the section of the fuel cell. The mechanism for controlling the movement of the fuel cell is additionally equipped with a rotation drive of the fuel cell. The fuel cell is moved. Counting pulses coming from gamma-ray detectors are processed, in particular, subtracted and summed. By the signal of the difference of the counting pulses, the possible presence of a chip in the gap zone of the fuel pellets is judged. When the difference is higher than the permissible threshold value, the fuel cell is stopped, a screen is inserted into one of the slot collimators and the fuel cell is rotated, after which, upon the appearance of an extremum of counting pulses at the output of the detector with this controlled collimator, a conclusion is made about the presence and magnitude of the chip of fuel pellets in the assembled fuel element.
EFFECT: increase in the reliability of detecting fuel pellet chips with the ability to control the presence and magnitude of fuel pellet chips in the assembled fuel cell.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов при разработке способов контроля сколов топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе (далее - твэле).SUBSTANCE: invention relates to nuclear power industry and can be used at enterprises manufacturing fuel elements when developing methods for controlling fuel pellet chipping in an assembled fuel element (hereinafter referred to as a fuel element).

Известно «Устройство контроля сплошности топливного столба» по патенту РФ на изобретение №RU 2108631 С1, заявка: 97102876/25, 27.02.1997, МПК: G21C 17/00, G01N 9/24, G01N 23/08, в котором контроль осуществляется путем пропускания твэла с известной скоростью через ортогонально установленные блоки детектирования. По скорости счета на выходах блоков судят о величине зазора в топливных таблетках и наличии скола. Однако, браковочное значение скола 0,3 мм на фоне диаметра топливной таблетки ~9 мм обеспечивает малую чувствительность контроля, вблизи уровня «шумов», что приводит к повышению вероятности появления ошибок первого и второго рода при контроле и отбраковке твэлов.Known "Device for monitoring the continuity of the fuel column" according to the patent of the Russian Federation for the invention No. RU 2108631 C1, application: 97102876/25, 27.02.1997, IPC: G21C 17/00, G01N 9/24, G01N 23/08, in which control is carried out by passing a fuel element at a known speed through orthogonally mounted detection units. The counting rate at the outputs of the blocks is used to judge the size of the gap in the fuel pellets and the presence of a chip. However, a cleavage rejection value of 0.3 mm against the background of a fuel pellet diameter of ~9 mm ensures low control sensitivity near the “noise” level, which leads to an increase in the probability of occurrence of errors of the first and second kind in the control and rejection of fuel elements.

Известен «Способ контроля топливного столба тепловыделяющего элемента ядерного реактора и устройство для его осуществления (патент РФ на изобретение №RU 2483373 С2, заявка: 2011134934/07, 19.08.2011G21C 17/00 - прототип).Known "Method of controlling the fuel column of a fuel element of a nuclear reactor and a device for its implementation (RF patent for invention No. RU 2483373 C2, application: 2011134934/07, 19.08.2011G21C 17/00 - prototype).

В данном изобретении для повышения производительности устанавливаются последовательно несколько блоков детектирования, а для обеспечения требуемой равномерности скорости протяжки - текущий контроль положения твэла при помощи фотодатчиков с последовательным отключением-подключением механизмов протяжки.In this invention, to increase productivity, several detection units are installed in series, and to ensure the required uniformity of the pulling speed, current control of the position of the fuel element using photo sensors with sequential disconnection-connection of the pulling mechanisms.

Недостатками указанного технического решения является то, что достоверность выявления сколов топливных таблеток при контроле зазора существенно не повышается, т.к. увеличение скорости счета может идентифицироваться, как увеличение зазора между топливными таблетками. Кроме того, не обеспечивается возможность контроля наличия и величины скола топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе.The disadvantages of this technical solution is that the reliability of the detection of chipped fuel pellets when checking the gap does not increase significantly, because an increase in the count rate can be identified as an increase in the gap between the fuel pellets. In addition, it is not possible to control the presence and size of fuel pellet cleavage in the assembled fuel element.

Задачей предложенного технического решения является создание способа контроля наличия сколов топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе, обеспечивающем контроль длины топливного столба, координаты топливного столба и комплектующих, контроль единичных зазоров, контроль суммарного зазора, но при этом дополнительно обеспечивающего возможность контроля наличия и величины скола топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе.The objective of the proposed technical solution is to create a method for monitoring the presence of fuel pellet chips in the assembled fuel element, which provides control of the length of the fuel column, the coordinates of the fuel column and components, control of single gaps, control of the total gap, but at the same time additionally providing the ability to control the presence and size of chipped fuel pellets in the assembled fuel element.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе контроля сколов топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе ядерного реактора, включающем протягивание тепловыделяющего элемента через блоки детектирования, установленные ортогонально оси твэла и содержащие источники и детекторы гамма-излучения и последующий анализ полученных результатов, согласно изобретению, на входе блоков детектирования дополнительно устанавливают щелевые коллиматоры, один из которых оснащают управляемым экраном, частично перекрывающим щель коллиматора с обеспечением зазора со стороны малой хорды сечения тепловыделяющего элемента, при этом механизм управления движением тепловыделяющего элемента дополнительно оснащают приводом вращения тепловыделяющего элемента, и перемещают тепловыделяющий элемент, после чего счетные импульсы, поступающие с детекторов гамма-излучения, обрабатывают, в частности, вычитают и суммируют, при этом по сигналу разности счетных импульсов судят о возможном наличии скола в зоне зазора топливных таблеток, при разности выше допустимого порогового значения, тепловыделяющий элемент останавливают, вводят экран в один из щелевых коллиматоров и производят вращение тепловыделяющего элемента, после чего, по появлению экстремума счетных импульсов на выходе детектора с данным управляемым коллиматором, дают заключение о наличии и величине скола топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed method for monitoring fuel pellet chipping in the assembled fuel element of a nuclear reactor, which includes pulling the fuel element through detection units installed orthogonally to the fuel rod axis and containing sources and detectors of gamma radiation and subsequent analysis of the results obtained, according to the invention, slit collimators are additionally installed at the input of the detection units, one of which is equipped with a controllable screen that partially covers the collimator slot with a clearance on the side of the minor chord of the fuel element section, while the mechanism for controlling the movement of the fuel element is additionally equipped with a fuel element rotation drive, and the fuel element is moved, after which the counting pulses coming from the gamma radiation detectors are processed, in particular, subtracted and summed, while the signal of the difference of the counting pulses is used to judge the possible presence of a chip in the gap zone of the fuel pellets, if the difference is above the allowable threshold value, the fuel element is stopped, a screen is inserted into one of the slit collimators and the fuel element is rotated, after which, by the appearance of an extremum of counting pulses at the output of the detector with this controlled collimator, a conclusion is made about the presence and size of the fuel pellet chip in the assembled fuel element.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля, на фиг. 2 показано состояние блоков детектирования при поступательной протяжке твэла (а) и при его вращении (б).The essence of the invention is illustrated in the drawings, where in Fig. 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method of control, in Fig. Figure 2 shows the state of the detection units during the translational drawing of the fuel rod (a) and during its rotation (b).

Предложенный способ может быть реализован следующим образом.The proposed method can be implemented as follows.

Твэл 1 перемещают при помощи ведущих роликов приводов продольного перемещения 2, нажимные ролики которых при этом одновременно являются суммарными колесами датчиков продольного перемещения твэла 3. Для обеспечения вращения твэла при его остановке в сечении контроля и освобождении нажимных роликов, используется механизм управляемого вращения твэла 4, представляющий собой управляемый люнет с ведущими роликами. Блоки детектирования, установленные рабочими осями под 90° друг к другу, размещены в одном контрольном сечении и содержат источник гамма-излучения 5, датчик гамма-излучения 6. В одном из блоков применен щелевой коллиматор с окном постоянного сечения 7, а в другом, с окном переменного сечения 8, применен щелевой коллиматор с дополнительным экраном и механизмом его перемещения.The fuel rod 1 is moved by means of the driving rollers of the drives of the longitudinal displacement 2, the pressure rollers of which are simultaneously the total wheels of the sensors of the longitudinal displacement of the fuel rod 3. self-guided steady rest with driving rollers. Detection blocks, installed with working axes at 90° to each other, are placed in one control section and contain a gamma radiation source 5, a gamma radiation sensor 6. In one of the blocks, a slit collimator with a constant section window 7 is used, and in the other, with a window of variable section 8, a slit collimator with an additional screen and a mechanism for its movement was used.

На фиг. 2(а) показано состояния блоков детектирования при поступательной протяжке твэла.In FIG. 2(a) shows the state of the detection units during the forward pull of the fuel rod.

На фиг. 2(а) оба щелевых коллиматора полностью открыты и поток гамма-квантов на датчики 6 формируется сечением топливного столба твэла 1, перемещаемого в перпендикулярной плоскости и щелевыми коллиматорами 7 и 8 с щелью, лежащей в плоскости изображения. При получении разностного сигнала с датчиков гамма-излучения, превышающего пороговое значение напряжения, движение твэла останавливают, прижимные ролики отводят, и зажимают ролики приводного люнета для последующего вращения твэла.In FIG. 2(a), both slit collimators are fully open and the flow of gamma quanta to sensors 6 is formed by the cross section of the fuel column of fuel rod 1 moving in a perpendicular plane and slit collimators 7 and 8 with a slit lying in the image plane. Upon receipt of a differential signal from the gamma radiation sensors that exceeds the threshold voltage value, the movement of the fuel rod is stopped, the pressure rollers are retracted, and the rollers of the drive steady are clamped for subsequent rotation of the fuel rod.

На фиг. 2(б) показано состояние блоков детектирования при последующем вращении твэла.In FIG. 2(b) shows the state of the detection units during the subsequent rotation of the fuel rod.

Экран коллиматора 8 вводят в окно с образованием прохода гамма-излучения по малой хорде сечения топливной таблетки, тем самым перекрывая значительную часть топливного зазора и начинают вращение твэла вокруг продольной оси. При наличии скола на топливной таблетке, скорость счета на выходе соответствующего датчика гамма-излучения будет иметь ярко выраженный экстремум при пересечении сколом потока излучения от источника, при этом величина данного экстремума будет пропорциональна величине скола топливной таблетки.The screen of the collimator 8 is introduced into the window with the formation of a passage of gamma radiation along the minor chord of the fuel pellet section, thereby covering a significant part of the fuel gap and the fuel element begins to rotate around the longitudinal axis. If there is a chip on the fuel pellet, the count rate at the output of the corresponding gamma radiation sensor will have a pronounced extremum when the chip crosses the radiation flux from the source, while the value of this extremum will be proportional to the fuel pellet chip.

Использование предложенного технического решения позволит создать способ контроля наличия сколов топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе, обеспечивающем контроль длины топливного столба, координаты топливного столба и комплектующих, контроль единичных зазоров, контроль суммарного зазора, и дополнительно обеспечивающего возможность контроля наличия и величины скола топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе.The use of the proposed technical solution will make it possible to create a method for monitoring the presence of fuel pellet chips in the assembled fuel element, which provides control of the length of the fuel column, the coordinates of the fuel column and components, control of single gaps, control of the total gap, and additionally provides the ability to control the presence and size of chipped fuel pellets in the assembled fuel element. heat generating element.

Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки на изобретение.Sources of information taken into account when filing an application for an invention.

1 Патент РФ №2108631 С1, МПК: G21C 17/00, G01N 9/24, G01N 23/08, опубл. 10.04.1998 г.1 RF patent No. 2108631 C1, IPC: G21C 17/00, G01N 9/24, G01N 23/08, publ. 04/10/1998

2 Патент РФ №2483373 С2, МПК: G21C 17/00, опубл. 27.05.2013 г.2 RF patent No. 2483373 C2, IPC: G21C 17/00, publ. May 27, 2013

Claims (1)

Способ контроля сколов топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе ядерного реактора, включающий протягивание тепловыделяющего элемента через блоки детектирования, установленные ортогонально оси твэла и содержащие источники и детекторы гамма-излучения и последующий анализ полученных результатов, отличающийся тем, что на входе блоков детектирования дополнительно устанавливают щелевые коллиматоры, один из которых оснащают управляемым экраном, частично перекрывающим щель коллиматора с обеспечением зазора со стороны малой хорды сечения тепловыделяющего элемента, при этом механизм управления движением тепловыделяющего элемента дополнительно оснащают приводом вращения тепловыделяющего элемента, и перемещают тепловыделяющий элемент, после чего счетные импульсы, поступающие с детекторов гамма-излучения, обрабатывают, в частности вычитают и суммируют, при этом по сигналу разности счетных импульсов судят о возможном наличии скола в зоне зазора топливных таблеток, при этом, при разности выше допустимого порогового значения, тепловыделяющий элемент останавливают, вводят экран в один из щелевых коллиматоров и производят вращение тепловыделяющего элемента, после чего, по появлению экстремума счетных импульсов на выходе детектора с данным управляемым коллиматором, дают заключение о наличии и величине скола топливных таблеток в собранном тепловыделяющем элементе.A method for controlling fuel pellet chipping in an assembled fuel element of a nuclear reactor, which includes pulling the fuel element through detection units installed orthogonally to the fuel rod axis and containing sources and detectors of gamma radiation and subsequent analysis of the results obtained, characterized in that slit collimators are additionally installed at the entrance of the detection units , one of which is equipped with a controllable screen that partially covers the collimator slot with a gap on the side of the minor chord of the fuel element section, while the fuel element movement control mechanism is additionally equipped with a fuel element rotation drive, and the fuel element is moved, after which the counting pulses coming from the detectors gamma radiation is processed, in particular, subtracted and summed, while the signal of the difference of the counting pulses is used to judge the possible presence of a chip in the gap zone of the fuel pellets, while, if the difference is above the permissible threshold value, the fuel element is stopped, the screen is inserted into one of the slotted collimators and rotate the fuel element, after which, by the appearance of an extremum of counting pulses at the output of the detector with this controlled collimator, a conclusion is made about the presence and size of the fuel pellet chip in the assembled fuel element.
RU2022101395A 2022-01-21 Method for controlling the chipping of fuel pellets in the assembled fuel cell RU2797858C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797858C1 true RU2797858C1 (en) 2023-06-08

Family

ID=

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4226539A (en) * 1976-12-24 1980-10-07 Hitachi, Ltd. Cylindrical body appearance inspection apparatus
US4229654A (en) * 1978-08-07 1980-10-21 General Electric Company Determining fissile content of nuclear fuel elements
RU2119657C1 (en) * 1993-05-05 1998-09-27 Бритиш Нуклеа Фюэлс ПЛС Surface flaw detector
RU2256248C2 (en) * 2003-05-23 2005-07-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Inspection and sorting-out line for fuel elements
US20060056566A1 (en) * 2002-12-24 2006-03-16 Belgonucleaire Sa Method and apparatus for carrying out a mox fuel rod quality control
RU2400704C1 (en) * 2009-09-07 2010-09-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for detecting surface defects in cylindrical items
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
US20140152771A1 (en) * 2012-12-01 2014-06-05 Og Technologies, Inc. Method and apparatus of profile measurement
RU2604109C2 (en) * 2015-04-07 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук Method of detecting surface defects of cylindrical objects
RU2638179C1 (en) * 2016-11-28 2017-12-12 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for detecting defects on forming surface of cylindrical products
RU2645436C1 (en) * 2016-11-28 2018-02-21 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for detecting defects on the end surface of cylindrical products

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4226539A (en) * 1976-12-24 1980-10-07 Hitachi, Ltd. Cylindrical body appearance inspection apparatus
US4229654A (en) * 1978-08-07 1980-10-21 General Electric Company Determining fissile content of nuclear fuel elements
RU2119657C1 (en) * 1993-05-05 1998-09-27 Бритиш Нуклеа Фюэлс ПЛС Surface flaw detector
US20060056566A1 (en) * 2002-12-24 2006-03-16 Belgonucleaire Sa Method and apparatus for carrying out a mox fuel rod quality control
RU2256248C2 (en) * 2003-05-23 2005-07-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Inspection and sorting-out line for fuel elements
RU2400704C1 (en) * 2009-09-07 2010-09-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for detecting surface defects in cylindrical items
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
US20140152771A1 (en) * 2012-12-01 2014-06-05 Og Technologies, Inc. Method and apparatus of profile measurement
RU2604109C2 (en) * 2015-04-07 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук Method of detecting surface defects of cylindrical objects
RU2638179C1 (en) * 2016-11-28 2017-12-12 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for detecting defects on forming surface of cylindrical products
RU2645436C1 (en) * 2016-11-28 2018-02-21 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Device for detecting defects on the end surface of cylindrical products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bratenahl et al. Neutron total cross sections in the 7-to 14-Mev region
US8084748B2 (en) Radioactive material detecting and identifying device and method
JP4576368B2 (en) Neutron moderator, neutron irradiation method, and hazardous substance detection apparatus
US5514870A (en) Fast CsI-phoswich detector
CN109471152B (en) Collimator device capable of automatically adjusting gamma ray flux and measuring system thereof
JP2591735B2 (en) Analysis method and device therefor
EP0280925B1 (en) Method and apparatus for passively gamma scanning a nuclear fuel rod
US3936638A (en) Radiology
US20180164444A1 (en) Radioactive contamination inspection apparatus
RU2797858C1 (en) Method for controlling the chipping of fuel pellets in the assembled fuel cell
CA1160364A (en) Device for determining the proportions by volume of a multiple-component mixture by irradiation with several gamma lines
US3924132A (en) Element analyzer utilizing neutron activation
EP2171723B1 (en) Non-intrusive method to identify presence of nuclear materials using energetic prompt neutrons from photon-induced fission
US4158769A (en) Determination of uranium content in material
US3296438A (en) Nuclear particle detection system and calibration means therefor
JP2526392B2 (en) Nondestructive inspection system for fuel rods for nuclear reactors
WO2009107464A1 (en) Nuclear material detection device, nuclear material inspection system, and clearance device
RU2805167C1 (en) Method of complexing results of control of fuel column and component parts in fuel electron by gamma absorption and x-ray methods
JP2000221293A (en) Device and method for measuring burnup of fuel for nuclear reactor
KR102143754B1 (en) Movable radioactivity inspection system
JPH08101275A (en) Radiation monitor
KR102053928B1 (en) X-ray analysis system and x-ray analysis method
WO2015020710A2 (en) Integrated primary and special nuclear material alarm resolution
JPS6362694B2 (en)
RU2789006C1 (en) Method for controlling the background radiation meter of the fuel column of a fuel rod