RU2807286C1 - Устройство для контроля альфа-загрязнённости твэла и средства для его калибровки - Google Patents

Устройство для контроля альфа-загрязнённости твэла и средства для его калибровки Download PDF

Info

Publication number
RU2807286C1
RU2807286C1 RU2023100778A RU2023100778A RU2807286C1 RU 2807286 C1 RU2807286 C1 RU 2807286C1 RU 2023100778 A RU2023100778 A RU 2023100778A RU 2023100778 A RU2023100778 A RU 2023100778A RU 2807286 C1 RU2807286 C1 RU 2807286C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
alpha
sensor
semiconductor
monitoring
Prior art date
Application number
RU2023100778A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Викторович Красников
Александр Михайлович Степанов
Алексей Валериевич Стародубцев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Application granted granted Critical
Publication of RU2807286C1 publication Critical patent/RU2807286C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области контроля твэлов ядерных реакторов, и может быть применено при оценке работоспособности и точностных характеристик оборудования по производству ядерного топлива. Полупроводниковый датчик контроля альфа-загрязнённости твэла содержит корпус, выполненный из анодированного в черный цвет алюминия или его сплавов, и состоящий, как минимум, из двух частей, предпочтительно, зеркально отраженных, соединенных между собой. На корпусе датчика размещены низкочастотный разъем питания и выходной высокочастотный разъем, а в самом корпусе выполнено отверстие для прохождения через него контролируемого твэла. По периметру отверстия, внутри датчика, на светопрозрачной дистанционирующей проставке размещены экран, металлизированный в сторону объекта контроля и имеющий нанесенный с другой стороны люминофор, и гибкая печатная плата с полупроводниковыми фотоэлектронными умножителями, соединенными между собой параллельно. Устройство для калибровки представляет собой контрольный образец твэла, являющегося носителем источников альфа-излучения, причем источники выполнены одной интенсивности в виде ленты, нарезанной на отдельные части, и смонтированных на корпус упомянутого твэла. Для установки частей ленты в требуемом диапазоне измерения, источники закрыты кольцевыми решетками с заданной степенью перекрытия альфа-потока и с равномерным удалением на шкале от соседних точек. Техническим результатом является повышение точности контроля полной альфа-загрязненности твэла. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к области контроля твэлов ядерных реакторов, изготовленных в виде труб, заполненных таблетками ядерного топлива, и может быть применено при создании способов и устройств по оценке работоспособности и точностных характеристик оборудования по производству ядерного топлива.
Известна установка для контроля характеристик топливного столба кольцевого тепловыделяющего элемента, содержащая расположенные в ряд блоки детектирования собственного гамма-излучения топливного столба и блоки детектирования гамма-излучения, прошедшего через топливный столб. Источник гамма-излучения закреплен на конце штанги, предназначенной для ввода в полость твэла. Механизм перемещения твэла выполнен с возможностью обеспечения поступательного перемещения твэла вдоль своей оси и включает механизм захвата и поворота твэла вокруг своей оси на 90 градусов. Два блока детектирования гамма-излучения расположены с противоположных сторон от оси перемещения твэла. Блок управления связан с блоками детектирования и с механизмом перемещения твэла. (Патент РФ на изобретение №2603017, Заявка: 2015125655/07 от 29.06.2015, МПК: G21C 17/06, G01N 9/24).
Известен способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов и устройство для его осуществления. Способ автоматического контроля снимаемого радиоактивного загрязнения поверхности (СРЗП) твэлов заключается в том, что твэл подают в узел снятия мазка на позицию контактирования с тканевой лентой, направленной к твэлу поперечно его оси. Производят плотное обжатие поверхности твэла лентой. Твэл протягивают через узел снятия мазка, перемещают ленту с полученным активным пятном контакта на мазке в узел детектирования. Производят регистрацию а-активности пятна контакта на мазке. Устанавливают заданную силу трения FK. Калибруют коэффициент снятия мазка Кк. 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 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 где Также известно устройство для осуществления указанного способа автоматического контроля снимаемого радиоактивного загрязнения поверхности твэла. (Патент РФ на изобретение №2687081. Заявка: 2018121235 от 07.06.2018, МПК: G21C17/06, СПК G21C17/06, G21C 21/00).
Известен пост контроля альфа-загрязненности твэла, предназначенный для автоматического контроля суммарной снимаемой и не снимаемой альфа-загрязненности поверхности твэлов, входящий в состав установки контроля альфа-загрязненности, располагаемой на участке контроля топливного столба, выходного контроля твэлов и сборки магазина. (МФР1.12.00.00.00РЭ, Общество с ограниченной ответственностью «Инженерное Бюро Воронежского акционерного самолетостроительного общества», Воронеж, 2017 г.)
Пост позволяет измерять среднюю плотность потока альфа-частиц с поверхности твэла по методике измерений «Определение плотности потока альфа-частиц с поверхности твэла для комплекса производственных линий модуля фабрикации/рефабрикации АО «СХК» МА-01.2016».
Пост контроля альфа-загрязненности твэла вместе с транспортной системой и считывателем штрих-кодовой маркировки входит в состав установки контроля альфа загрязненности.
Блок детекторов представляет собой конструкцию под кубообразным кожухом, которая размещена на подставке и имеет сварной корпус в виде трубы с патрубками для размещения трех блоков детектирования альфа-излучения БДА-60. Блоки детектирования в БД располагаются таким образом, что их оси перпендикулярны оси контролируемого твэла, углы между осями составляют 120°, а расстояние между осями - 120 мм. В состав корпуса входит опорная пластина, на которой корпус устанавливается в системе транспортирования твэла в камере. В торцах сварного корпуса для прохождения твэла установлены полиамидные втулки. Подставки корпуса закреплены на основании в виде плиты. Корпус, опора, плита, крышка и кожух выполнены из нержавеющей стали.
Блок детектирования альфа-излучения БДА-60 предназначен для регистрации альфа-частиц при загрязнении поверхности твэла радионуклидами плутония, урана.
Основными недостатками указанных решений является сложность устройств контроля полной альфа-загрязненности твэла и низкая точность выполняемых с их помощью измерений, что, в конечном итоге, не позволяет определять степень альфа-загрязненности твэла с требуемой точностью.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства контроля полной альфа-загрязненности твэла, в частности, полупроводникового датчика контроля полной альфа-загрязненности твэла и устройства для его калибровки, применение которых позволит определить загрязненность твэла с требуемой точностью.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный полупроводниковый датчик контроля полной альфа-загрязненности твэла, согласно изобретению, содержит корпус, выполненный из анодированного в черный цвет алюминия или его сплавов, и состоящий, как минимум, из двух частей, предпочтительно, зеркально отраженных, соединенных между собой, причем на корпусе датчика размещены низкочастотный разъем питания и выходной высокочастотный разъем, а в самом корпусе выполнено отверстие для прохождения через него контролируемого твэла, при этом по периметру упомянутого отверстия, внутри датчика, на светопрозрачной дистанционирующей проставке размещены экран, металлизированный в сторону объекта контроля и имеющий нанесенный с другой стороны люминофор, и гибкая печатная плата с полупроводниковыми фотоэлектронными умножителями, соединенными между собой параллельно, причем состав люминофора экрана подобран в соответствии с излучаемым спектром, близким к рабочему спектру указанных полупроводниковых фотоэлектронных умножителей.
Для калибровки указанного датчика предложено устройство, которое, согласно изобретению, представляет собой контрольный образец твэла, являющегося носителем источников альфа-излучения, при этом источники излучения выполнены одной интенсивности в виде ленты, нарезанной на отдельные части, и смонтированных на корпус упомянутого твэла, при этом для установки частей ленты в требуемом диапазоне измерения, источники закрыты кольцевыми решетками с заданной степенью перекрытия альфа-потока и, предпочтительно, с равномерным удалением на шкале от соседних точек.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фигуре 1 показан поперечный разрез датчика, на фигуре 2 - внешний вид датчика, на фигуре 3 - устройство для калибровки датчика, на фигуре 4 - схема установки частей ленты, на фигуре 5 - корпус контрольного образца твэла с установленными кольцевыми решетками, где:
1 - корпус;
2 - низкочастотный разъем питания;
3 - выходной высокочастотный разъем;
4 - отверстие;
5 - контролируемый твэл;
6 - светопрозрачная дистанционирующая проставка;
7 - светонепроницаемый приемный экран;
8 - люминофор;
9 - гибкая плата;
10 - полупроводниковые фотоэлектронные умножители;
11 - лента, нарезанная на отдельные части;
12 - втулки;
13 - элементы корпуса;
14 - кольцевые решетки.
Полупроводниковый датчик контроля полной альфа-загрязненности твэла содержит корпус 1, выполненный из анодированного в черный цвет алюминия или его сплавов, и состоящий из двух частей, соединенных между собой. На корпусе 1 датчика размещены низкочастотный разъем питания 2 и выходной высокочастотный разъем 3. В самом корпусе 1 выполнено отверстие 4 для прохождения через него контролируемого твэла 5. По периметру упомянутого отверстия 4, внутри датчика, на светопрозрачной дистанционирующей проставке 6, размещены светонепроницаемый приемный экран 7, металлизированный в сторону объекта контроля и имеющий нанесенный с другой стороны люминофор 8, и гибкая плата 9 с полупроводниковыми фотоэлектронными умножителями 10, соединенными между собой параллельно. Состав люминофора экрана 7 подобран в соответствии с излучаемым спектром, близким к рабочему спектру указанных полупроводниковых фотоэлектронных умножителей 10. Светопрозрачная дистанционирующая проставка 6 размещена между люминофором и приемной матрицей, для обеспечения заданного расстояния при контроле. Данная конструкция обеспечивает требуемое дистанционирование от объекта контроля - твэла - от 3 до 6 мм, и постоянное удаление полупроводниковых фотоэлектронных умножителей от люминофора 8.
Устройство для калибровки полупроводникового датчика представляет собой контрольный образец твэла, являющегося носителем источников альфа-излучения. Источники излучения выполнены одной интенсивности в виде ленты, нарезанной на отдельные части 11, наклеенные на втулки 12, и смонтированные на элементы корпуса 13 упомянутого твэла. Для установки отдельных частей ленты 11 в требуемом диапазоне измерения, источники закрыты кольцевыми решетками 14 с заданной степенью перекрытия альфа-потока F, и, предпочтительно, с равномерным удалением на шкале от соседних точек.
Предложенный полупроводниковый датчик контроля полной альфа-загрязненности твэла может быть использован следующим образом.
Принцип работы упомянутого датчика основан на применении полупроводниковых микроминиатюрных умножителей, например, типа MICROFC-30035-SMT-TR1 ONS, имеющих чувствительный кристалл размером 3×3 мм и габаритные размеры 4×4×3 мм.
Контролируемый твэл 5, устанавливается внутрь корпуса 1, предложенного датчика, через отверстие 4, после чего перемещается с заданной скоростью относительно корпуса 1 датчика.
Для регистрации альфа-частиц контролируемого твэла 5 используется светонепроницаемый приемный экран 7, металлизированный в сторону объекта контроля - твэла и имеющий, нанесенный с другой стороны, люминофор 8, состав которого подобран с излучаемым спектром, близким к рабочему спектру полупроводникового фотоэлектронного умножителя 10. Фотоэлектронные умножители 10 содержат матрицы лавинных диодов, формирующих на выходе счетные импульсы, частота которых пропорциональна количеству фотонов, падающих на кристалл. Между люминофором и приемной матрицей размещена светопрозрачная дистанционирующая проставка, для обеспечения заданного расстояния при контроле. Данная конструкция обеспечивает требуемое дистанционирование от объекта контроля (твэла) - от 3 до 6 мм, и постоянное удаление полупроводниковых фотоумножителей от люминофора.
Использование предложенного технического решения позволит упростить конструкцию полупроводникового датчика контроля полной альфа-загрязненности твэла и повысить точность его калибровки, что, в конечном итоге, даст возможность определять степень загрязненности твэла с повышенной точностью.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении
заявки на изобретение
1. Патент РФ №2603017, МПК: G21C 17/06, G01N 9/24, опубл. 20.11.2016 г.
2. Патент РФ №2687081, МПК: G21C 17/06, СПК G21C 17/06, G21C 21/00, опубл. 07.05.2019 г.
3. МФР 1.12.00.00.00 РЭ, Общество с ограниченной ответственностью «Инженерное Бюро Воронежского акционерного самолетостроительного общества», Воронеж, 2017 г.

Claims (2)

1. Полупроводниковый датчик контроля полной альфа-загрязненности твэла, характеризуется тем, что содержит корпус, выполненный из анодированного в черный цвет алюминия или его сплавов, и состоящий, как минимум, из двух частей, предпочтительно, зеркально отраженных, соединенных между собой, причем на корпусе датчика размещены низкочастотный разъем питания и выходной высокочастотный разъем, а в самом корпусе выполнено отверстие для прохождения через него контролируемого твэла, при этом по периметру упомянутого отверстия, внутри датчика, на светопрозрачной дистанционирующей проставке размещены экран, металлизированный в сторону объекта контроля и имеющий нанесенный с другой стороны люминофор, и гибкая печатная плата с полупроводниковыми фотоэлектронными умножителями, соединенными между собой параллельно, причем состав люминофора экрана подобран в соответствии с излучаемым спектром, близким к рабочему спектру указанных полупроводниковых фотоэлектронных умножителей.
2. Устройство для калибровки полупроводникового датчика по п. 1, характеризуется тем, что представляет собой контрольный образец твэла, являющегося носителем источников альфа-излучения, при этом источники излучения выполнены одной интенсивности в виде ленты, нарезанной на отдельные части, и смонтированны на корпус упомянутого твэла, при этом для установки частей ленты в требуемом диапазоне измерения, источники закрыты кольцевыми решетками с заданной степенью перекрытия альфа-потока и, предпочтительно, с равномерным удалением на шкале от соседних точек.
RU2023100778A 2023-01-13 Устройство для контроля альфа-загрязнённости твэла и средства для его калибровки RU2807286C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2807286C1 true RU2807286C1 (ru) 2023-11-13

Family

ID=

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU972347A1 (ru) * 1981-05-07 1982-11-07 Предприятие П/Я А-3430 Устройство дл радиационного контрол стержневых ТВЭЛов
US4564498A (en) * 1982-10-26 1986-01-14 General Electric Company System for the analysis of nuclear fuel rods
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
EP1472701B1 (fr) * 2002-02-08 2010-08-11 Areva Nc Procédé de contrôle de crayon de combustible nucléaire
KR101062825B1 (ko) * 2009-06-25 2011-09-07 한전원자력연료 주식회사 핵연료 집합체의 검사장치
RU2483373C2 (ru) * 2011-08-19 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Способ контроля топливного столба тепловыделяющего элемента ядерного реактора и устройство для его осуществления
RU2603017C1 (ru) * 2015-06-29 2016-11-20 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Установка для контроля характеристик топливного столба кольцевого тепловыделяющего элемента
RU2615036C1 (ru) * 2016-02-12 2017-04-03 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов и устройство для его осуществления
RU2687081C1 (ru) * 2018-06-07 2019-05-07 Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") Способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов и устройство для его осуществления
RU2787837C2 (ru) * 2020-12-28 2023-01-12 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов с навитой проволокой и устройство для его осуществления

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU972347A1 (ru) * 1981-05-07 1982-11-07 Предприятие П/Я А-3430 Устройство дл радиационного контрол стержневых ТВЭЛов
US4564498A (en) * 1982-10-26 1986-01-14 General Electric Company System for the analysis of nuclear fuel rods
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
EP1472701B1 (fr) * 2002-02-08 2010-08-11 Areva Nc Procédé de contrôle de crayon de combustible nucléaire
KR101062825B1 (ko) * 2009-06-25 2011-09-07 한전원자력연료 주식회사 핵연료 집합체의 검사장치
RU2483373C2 (ru) * 2011-08-19 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Способ контроля топливного столба тепловыделяющего элемента ядерного реактора и устройство для его осуществления
RU2603017C1 (ru) * 2015-06-29 2016-11-20 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Установка для контроля характеристик топливного столба кольцевого тепловыделяющего элемента
RU2615036C1 (ru) * 2016-02-12 2017-04-03 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов и устройство для его осуществления
RU2687081C1 (ru) * 2018-06-07 2019-05-07 Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") Способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов и устройство для его осуществления
RU2787837C2 (ru) * 2020-12-28 2023-01-12 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ автоматического контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов с навитой проволокой и устройство для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100478251B1 (ko) 보온재 부착 파이프라인의 부식두께 측정장치
CN109298440B (zh) 一种固定支架用于放射性测量的使用方法
JP6524484B2 (ja) 放射線計測方法及び放射線計測装置
US4389568A (en) Method for monitoring irradiated nuclear fuel using Cerenkov radiation
US6476910B1 (en) Light scattering apparatus and method for determining radiation exposure to plastic detectors
RU2807286C1 (ru) Устройство для контроля альфа-загрязнённости твэла и средства для его калибровки
KR100925560B1 (ko) 3차원 이동가능한 검출기를 구비하는 방사선 측정 장치
US4200491A (en) Apparatus and method for detecting power distribution in a nuclear reactor fuel element
EP1376109B1 (en) Material defect evaluation apparatus and method by measurements of positron lifetimes
US20230168398A1 (en) A fixed in-core detector design using sic schottky diodes configured with a high axial and radial sensor density and enhanced fission gamma measurement sensitivity
JP2002236194A (ja) 燃焼度評価方法および装置
JP2851319B2 (ja) 放射線計測装置の放射線検出部
KR101450613B1 (ko) 방사선 검출 장치
JP2020091103A (ja) 放射線計測装置、及び放射線計測方法
RU2158447C1 (ru) Способ радиационной диагностики оборудования ядерных установок
CN212808638U (zh) 闪烁体的性能测试系统
Bae et al. Assessment of the implementation of a neutron measurement system during the commissioning of the jordan research and training reactor
RU2217777C2 (ru) Устройство для определения концентрации радиоактивных веществ
EP3951435B1 (en) Method and system for stack monitoring of radioactive nuclides
Lévai et al. Low resolution combined emission-transmission imaging techniques for matrix characterization and assay of waste
JP5235697B2 (ja) エリアモニタ
JP3830644B2 (ja) 燃料集合体の検認方法とその検認装置
JPH1164527A (ja) ガスモニタ及び水モニタ
Leak et al. High-Z Semiconductors for h-keV Direct X-Ray Imaging
Hennig et al. Design of a phoswich well detector for radioxenon monitoring