RU55499U1

RU55499U1 - LEAKAGE CONTROL SYSTEM OF HEATING FUEL CELLS

Info

Publication number: RU55499U1
Application number: RU2006100327/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Лебедев; Олег Георгиевич Черников; Константин Германович Кудрявцев; Валерий Александрович Усачев; Михаил Юрьевич Сидоров; Валентин Александрович Венкин; Антон Владиславович Баранков
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Полезная модель относится к ядерной энергетике, в частности, к системам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (СКГО) канального ядерного реактора и может быть использована при решении ряда практических вопросов эксплуатации ядерного реактора. Задача, решаемая полезной моделью, заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет возможности выявления наличия расхода теплоносителя на уровнях тепловой мощности ядерного реактора менее 700 МВт. Сущность полезной модели состоит в том, что в системе контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов, содержащей движущуюся тележку, снабженную детекторами γ-излучения, электрически связанными с сигнально-измерительной аппаратурой, включающей усилитель, амплитудный преобразователь электрического сигнала и показывающий прибор, предложено, систему дополнительно снабдить электрической цепочкой, подсоединенной непосредственно к выходу детектора, состоящей из усилителя, амплитудного анализатора и устройства обработки и отображения информации. Использование предложенной системы контроля позволяет регистрировать спектры γ-излучения теплоносителя и по их виду определять наличие или отсутствие расхода теплоносителя в технологическом канале при работе реактора на уровнях тепловой мощности ниже 700 МВт.The utility model relates to nuclear energy, in particular, to systems for monitoring the tightness of the shells of the fuel elements (CSCS) of a channel nuclear reactor and can be used to solve a number of practical issues in the operation of a nuclear reactor. The problem solved by the utility model is to expand the functionality of the system due to the possibility of detecting the presence of coolant flow at the thermal power levels of a nuclear reactor less than 700 MW. The essence of the utility model consists in the fact that, in a system for monitoring the tightness of the shells of fuel elements containing a moving trolley, equipped with γ-radiation detectors, electrically connected to signal-measuring equipment, including an amplifier, an amplitude converter of an electrical signal and showing a device, it is proposed that the system be additionally equipped an electrical circuit connected directly to the output of the detector, consisting of an amplifier, an amplitude analyzer and a processing device, and from mapping information. Using the proposed control system allows you to record the spectra of γ-radiation of the coolant and by their type to determine the presence or absence of coolant flow in the process channel when the reactor is operating at thermal power levels below 700 MW.

Description

Полезная модель относится к ядерной энергетике, в частности, к системам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (СКГО) канального ядерного реактора и может быть использована при решении ряда практических вопросов эксплуатации ядерного реактора.The utility model relates to nuclear energy, in particular, to systems for monitoring the tightness of the shells of the fuel elements (CSCS) of a channel nuclear reactor and can be used to solve a number of practical issues in the operation of a nuclear reactor.

В уровне техники обнаружено одно техническое решение, взятое в качестве ближайшего аналога, - это система контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) (Н.А.Доллежаль, И.Я.Емельянов «Канальный энергетический реактор», Москва, Атомиздат 1980 г., с.146-148). Система контроля герметичности оболочек предназначена для обнаружения канала с увеличенной активностью пароводяной смеси и получения сведений о характере нарушения герметичности оболочек твэлов по соотношению активности короткоживущих и долгоживущих продуктов деления. Эта система позволяет осуществлять оценочно контроль наличия расхода теплоносителя, который основан на косвенном методе контроля содержания радиоактивного азота (N¹⁶), образующегося под действием нейтронного облучения теплоносителя в следствие (n, p) реакции О¹⁶+n⁰=N¹⁶+р¹. Количество N¹⁶ пропорционально количеству облученного О¹⁶, т.е. пропорционально количеству теплоносителя, прошедшему через пароводяные коммуникации или же пропорционально расходу теплоносителя через технологический канал. При наличии в канале преимущественно только паровой фазы, что имеет место при существенном снижении расхода, интенсивность γ-излучения N¹⁶ резко падает. Конструктивно СКГО выполнена следующим образом: восемь сдвоенных коллиматоров с блоками детектирования γ-излучения In the prior art, one technical solution was found, taken as the closest analogue, is a system for monitoring the tightness of the shells of fuel elements (fuel elements) (N.A. Dollezhal, I.Ya. Emelyanov "Channel energy reactor", Moscow, Atomizdat 1980, p. 146-148). The control system for the tightness of the shells is designed to detect the channel with increased activity of the steam-water mixture and to obtain information about the nature of the violation of the tightness of the cladding of the fuel rods by the ratio of the activity of short-lived and long-lived fission products. This system allows evaluating the control of the presence of coolant flow, which is based on the indirect method of controlling the content of radioactive nitrogen (N ¹⁶ ) generated by neutron irradiation of the coolant as a result of the (n, p) reaction О ¹⁶ + n ⁰ = N ¹⁶ + р ¹ . The amount of N ^{16 is} proportional to the amount of irradiated O ¹⁶ , i.e. in proportion to the amount of coolant passing through the steam-water communications or in proportion to the flow of coolant through the process channel. In the presence of mainly only the vapor phase in the channel, which takes place with a significant reduction in flow rate, the intensity of γ-radiation N ¹⁶ drops sharply. Structurally, SKGO is performed as follows: eight dual collimators with γ-ray detection units

устанавливаются на тележках и с помощью системы перемещения передвигаются в восьми коробах, расположенных вдоль вертикальных рядов трубопроводов пароводяных коммуникаций топливных каналов. С каждой стороны короба распложено до 120 трубопроводов. Коллимационные отверстия направлены в противоположные стороны и разделены свинцовой перегородкой, и поэтому каждый детектор (их по 2 на каждой тележке) может контролировать по одному ряду трубопроводов. Коллимационные отверстия расположены таким образом и имеют такую конфигурацию, что при движении детектора вдоль рядов трубопроводов на кристалл одного из блоков детектирования попадают γ-кванты только от трубопровода, против которого находится в данный момент отверстие коллиматора. Сигналы с блоков детектирования по высокочастотным кабелям попадают на сигнально-измерительную аппаратуру, которая вырабатывает сигнал пропорциональный интенсивности γ-излучения, основным источником которого являются ядра N¹⁶, что позволяет качественно оценивать о наличии расхода теплоносителя.mounted on carts and using a moving system move in eight boxes located along the vertical rows of pipelines of steam-water communications of fuel channels. Up to 120 pipelines are located on each side of the box. The collimation holes are directed in opposite directions and are separated by a lead partition, and therefore each detector (there are 2 of them on each cart) can control one row of pipelines. The collimation holes are arranged in such a way and have such a configuration that when the detector moves along the rows of pipelines, γ-quanta only get from the pipeline, against which the collimator hole is currently located, onto the crystal of one of the detection units. The signals from the detection units via high-frequency cables fall on the signal-measuring equipment, which generates a signal proportional to the intensity of γ-radiation, the main source of which are N ¹⁶ cores, which allows a qualitative assessment of the presence of coolant flow.

Недостатком ближайшего аналога является невозможность выявления наличия расхода теплоносителя на уровнях тепловой мощности ядерного реактора менее 700 МВт, поскольку полезный сигнал γ-излучения невозможно на этих режимах отделить от фонового шума.A disadvantage of the closest analogue is the impossibility of detecting the presence of a coolant flow rate at a thermal power level of a nuclear reactor of less than 700 MW, since the useful γ-radiation signal cannot be separated from background noise in these modes.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет возможности выявления наличия расхода теплоносителя на уровнях тепловой мощности ядерного реактора менее 700 МВт.The problem solved by the utility model is to expand the functionality of the system due to the possibility of detecting the presence of coolant flow at the thermal power levels of a nuclear reactor less than 700 MW.

Сущность полезной модели состоит в том, что в системе контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов, содержащей движущуюся тележку, снабженную детекторами γ-излучения, электрически связанными с сигнально-измерительной аппаратурой, включающей усилитель, амплитудный преобразователь электрического сигнала и показывающий прибор, предложено, систему дополнительно снабдить The essence of the utility model consists in the fact that, in a system for monitoring the tightness of the shells of fuel elements containing a moving trolley, equipped with γ-radiation detectors, electrically connected to signal-measuring equipment, including an amplifier, an amplitude converter of an electrical signal and showing a device, it is proposed that the system be additionally equipped

электрической цепочкой, подсоединенной непосредственно к выходу детектора, состоящей из усилителя, амплитудного анализатора и устройства обработки и отображения информации.an electrical circuit connected directly to the output of the detector, consisting of an amplifier, an amplitude analyzer and a device for processing and displaying information.

Предложенная полезная модель проиллюстрирована на фиг.1 структурной схемой СКГО с дополнениями, сделанными авторами полезной модели. Конструктивно заявляемое СКГО выглядит следующим образом. На тележке 1, двигающейся вдоль рядов пароводяных коммуникаций технологических каналов 2 установлены коллимационные детекторы 3. Сигналы от детектора 3 поступают по высокочастотным кабелям на усилитель 4. Усиленный сигнал поступает на амплитудные преобразователи электрического сигнала верхнего уровня 5 и нижнего уровня 6. С амплитудных преобразователей 5 и 6 сигнал поступает на измеритель скорости счета 7, и, затем, на показывающий прибор 10. Сигналы с амплитудного преобразователя 5, через умножитель сигнала 8, и сигнал с амплитудного преобразователя 6 поступают на разностный измеритель скорости счета 9, используемый для определения герметичности оболочек тепловыделяющих элементов. Поскольку сигнал линейного измерителя скорости счета 7 пропорционален γ-излучению N¹⁶, то по величине сигнала (большой или маленький) оператор 14 определяет наличие расхода теплоносителя на уровнях тепловой мощности реактора от 700 до 3200 МВт. Кроме того, сигналы с детектора 3 поступают по высокочастотным кабелям на усилитель 11. Усиленный сигнал поступает на многоканальный амплитудный анализатор 12, в котором полученный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код. Далее цифровой сигнал поступает на устройство обработки и отображения информации 13 - компьютер со специальным программным обеспечением, после чего оператор 14 выдает заключение о наличии расхода теплоносителя на любом уровне тепловой мощности реактора.The proposed utility model is illustrated in Fig. 1 by a structural diagram of the CCMS with additions made by the authors of the utility model. Structurally claimed by the CCMS is as follows. On the trolley 1, moving along the rows of steam-water communications of the technological channels 2, collimation detectors 3 are installed. The signals from the detector 3 are fed through high-frequency cables to the amplifier 4. The amplified signal is fed to the amplitude converters of the electrical signal of the upper level 5 and lower level 6. From the amplitude converters 5 and 6, the signal goes to the counting speed meter 7, and then to the indicating device 10. Signals from the amplitude converter 5, through the signal multiplier 8, and the signal from the amplitude conversion 6 ovatelya fed to differential count rate meter 9 used for determining the tightness of fuel elements shells. Since the signal of the linear meter of the counting rate 7 is proportional to γ-radiation N ¹⁶ , the signal 14 determines the presence of the coolant flow rate at the reactor thermal power levels from 700 to 3200 MW by the magnitude of the signal (large or small). In addition, the signals from the detector 3 are fed through high-frequency cables to the amplifier 11. The amplified signal is fed to a multi-channel amplitude analyzer 12, in which the received analog signal is converted into a digital code. Next, the digital signal is fed to the information processing and display device 13 — a computer with special software, after which the operator 14 issues a conclusion on the presence of coolant flow rate at any level of the reactor’s thermal power.

Работа системы контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов канального ядерного реактора в режиме контроля наличия The operation of the system for monitoring the tightness of the shells of the fuel elements of the channel nuclear reactor in the presence control mode

расхода теплоносителя заключается в следующем. Оператор останавливает тележку 1 напротив пароводяной коммуникации технологического канала 2, в котором необходимо определить наличие или отсутствие расхода теплоносителя, и регистрирует γ-излучение, с помощью детектора 3. Полученный сигнал поступает на усилитель 11, где усиливается и поступает в многоканальный амплитудный анализатор 12, в котором полученный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код и группируется в зависимости от энергии сигнала по 2 048 энергетическим линиям. Далее цифровой сигнал поступает на устройство обработки и отображения информации 13, где полученная зависимость количества γ-квантов от номера энергетической линии преобразуется в зависимость количества γ-квантов от энергии, т.е. спектр излучения теплоносителя. Затем, оператор производит анализ полученного спектра. Варианты получаемых спектров представлены на фиг.2. Наличие в измеренном спектре 15 характерного пика в районе энергии 5,1 МэВ соответствует энергии γ-квантов, испускаемых N¹⁶, т.е. свидетельствует о наличие расхода теплоносителя в технологическом канале. Отсутствие на измеренном спектре 16 характерного пика в районе энергии 5,1 МэВ соответствует энергии γ-квантов от пароводяной коммуникации канала с расходом теплоносителя близким к нулю.coolant flow rate is as follows. The operator stops the carriage 1 opposite the steam-water communication of the technological channel 2, in which it is necessary to determine the presence or absence of the coolant flow rate, and registers γ-radiation using the detector 3. The received signal is fed to the amplifier 11, where it is amplified and fed to the multi-channel amplitude analyzer 12, in where the received analog signal is converted into a digital code and grouped depending on the signal energy by 2,048 energy lines. Next, the digital signal is fed to the information processing and display device 13, where the obtained dependence of the number of γ-quanta on the number of the energy line is converted into the dependence of the number of γ-quanta on energy, i.e. emission spectrum of the coolant. Then, the operator analyzes the resulting spectrum. Options for the obtained spectra are presented in figure 2. The presence of a characteristic peak in the measured spectrum of 15 in the region of 5.1 MeV corresponds to the energy of gamma rays emitted by N ¹⁶ , i.e. indicates the presence of coolant flow in the process channel. The absence of a characteristic peak in the measured spectrum 16 in the region of 5.1 MeV energy corresponds to the γ-ray energy from the channel’s steam-water communication with a coolant flow rate close to zero.

Использование предложенной системы контроля позволяет регистрировать спектры γ-излучения теплоносителя и по их виду определять наличие или отсутствие расхода теплоносителя в технологическом канале при работе реактора на уровнях тепловой мощности ниже 700 МВт.Using the proposed control system allows you to record the spectra of γ-radiation of the coolant and by their type to determine the presence or absence of coolant flow in the process channel when the reactor is operating at thermal power levels below 700 MW.

Claims

A system for monitoring the tightness of the shells of fuel elements, comprising a moving trolley equipped with γ-radiation detectors electrically connected to signal-measuring equipment, including an amplifier, an amplitude converter of an electric signal and showing a device, characterized in that the system is equipped with an additional electrical circuit connected directly to the output a detector consisting of an amplifier, an amplitude analyzer and a device for processing and displaying information.