SU1380498A1 - Устройство дл определени газовой негерметичности твэлов - Google Patents

Description

(46) 23.06.91. Бюл. № 23

(21)4110195/25

(22)29.08.86 (72) В.Г.Щекотов (53) 621.039.5(088.8)

(56)Усынин Г.Б. и др. Реакторы на быстрых нейтронах. М.: Энергоатом- издат, 1985, с. 15.

Патент США 3549489, кл. G 21 С 17/06, 1968.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ТВЭЛОВ

(57)Изобретение относитс  к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам дл  контрол  за по влением газовой негерметичности в тепловыдел ющих элементах (ТВЭЛ) энергетических и экспериментальных  дерных, реакторов с жидкометгшличес- ким теплоносителем. Цель изобретени  - повышение надежности вы влени  факта, газовой негерметичности. В устройство , содержащее нейтронную камеру 1, согласующий усилитель 2, высокочастотный 3 и низкочастотный 6 фильтры и индикатор 8, введены блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 и блок анализа динамики движени  пузырьков газа 7. В случае газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале на выходе нейтронной камеры 1 по вл ютс  одновременно высокочастотные и низкочастотные колебани , параметры которых фиксируютс  соответственно в виде интервала следовани  импульсов в блоке анализа динамики роста пузырьков газа 4 и в виде длительности импульсов в блоке анализа динамики движени  пузырьков газа 7. При совпадении параметров высокочастотных и низкочастотньт колебаний на выходе элемента И 5 по вл етс  сигнал, информирующий о негерметичности , что повьппает. надежность идентификации факта газовой негерметичности ТВЭЛов. 4 ил.

с

(Л

со

00

о

4ik СО

00

а

Фиг.1

Изобретение относитс  к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам дл  контрол  за по влением газовой негерметичности в тепловыдел ющих элементах (ТВЭЛ) энергетических в экспериментальных  дерных реакторов с жидкометалличес- ким теплоносителем.

Цель изобретени  - повышение на- дежиости вы влени  факта газовой негерметичности .

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства дл  определени  газовой иегерметичности ТВЭЛов; на фиг.2 - график изменени  радиусов пузырьков выход щего из ТВЭЛа газа во времени; на фиг.З - структурна  схема блока анализа динамики роста пузьфьков газа; на фиг,А - структур- на  схема блока анализа динамики движени  пузырьков газа.

Устройство содержит нейтронную камеру 1, согласующий усилитель 2, высокочастотный полосовый фильтр 3, блок анализа динамики роста пузырьков газа 4, элемент И 5, низ ;очастот ный полосовый фильтр 6, блок анализа динамики движени  пузырьков газа 7 и индикатор 8.

Выход нейтронной камеры I соединен через согласух ций усилитель 2 с входами высокочастотного 3 и низкочастотного 6 фильтров. Выход высокочастотного фильтра 3 подключен через блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 к одному входу элемента И 5. Выход низкочастотного фильтра 6 подключен через блок анализа динамики движени  пузырьков газа 7 к другому входу элемента И 5, выход которого соединен с входом индикатора 8.

На графике изменени  радиусов пузырьков выход щего из ТВЭЛа газа во времени, полученном по результатам эксперимента, (фиг.2), приведены эффективные величины радиусов выход щих из ТВЭЛа газовых пузырьков, т.е. в пересчете на эквивалентный i-азовый пузырек сфери1еской формы, имеющий тот же объем. Отклонени  формы газовых пузырьков от сферической при данных размерах на величину изменени  нейтронного потока практически не вли ют. Из фиг.2 видно, что рост газового пузырька происходит (от зарождени  до отрыва) в течение около ,0,003 с. При ттом сразу же после от

Q

5 0

5 0

Q

5 Q

5

рыва газового пузырька в месте разгерметизации начинаетс  рост следующего пузырька. Эффективный радиус газового пузырька при этом уменьшаетс  и дл  условий эксперимента измен етс  от 5 до 1 мм. Отсюда следует , что по вление и рост пузырьков газа при газовой негерметичности сопровождаетс  наличием высокочастотных «доставл ющих в колебани х нейтронного потока (от 100 до 5000 Гц). Причем, если с помощью высокочастотного полосового фильтра 3 выдел ютс  сигналы, соответствующие этим составл ющим колебаний нейтронного потока, то на выходе фильтра 3 получаютс  импульсы, длительность которых равна длительности роста пузырька газа при разгерметизации ТВЭЛа. Блок анализа динамики роста пузырьков газа А содержит последовательно соединенные импульсный усилитель 9, вход которого  вл етс  входом блока, амплитудный дискриминатор 10 и измеритель интервала между импульсами 1, а также элемент сравнени  12, выход которого  вл етс  выходом блока, и задатчик интервалов между импульсами 13, выход которого соединен с од1пт входом элемента сравнени  12, подключенного другим входом к выходу измерител  интервала между импульсами 11, Блок работает следующим образом. При по влении сигнала на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 он усиливаетс  импульсным усилителем 9 и днскрими- нируетс  амплитудным дискриминатором 10. Уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 10 выбираетс  исход  из уровн  фоновых шумов. Сигналы на выходе амплитудного дискриминатора 10 представл ют собой импульсы , амплитуда которых выше уровн  дискриминации. Измернтель интервала времени ме;кду импульсами 11 измер ет длительность паузы между импульсами на амплитудного дискриминатора 10 и передает измеренные зУ ачени  временных интервалов на элемент сравнени  12.

При превьш1ении измеренным интервалом времени со значением, формируемым задатчиком интервалов между импульсами 13, на выходе блока по вл етс  сигнал, поступающнй на один из входов элемента И 5.

л. лч.ли-1л динамики движени  - : Ы о11 газа 7 содержит последова- T(jjTT,Ho соединенные усилитель 1Д, - ;; KOTOpoi o  вл етс  входом блока, плитудный дискриминатор 15 и иэме- : сль длительности импульсов 16, а ак-че элемент сравнени  17 и эадат- чик длительности импульсов 18, выход ;оторого соединен с одним входом элемента сравнени  17, подключенного другим входом к выходу измерител  длительности импульсов 16. Блок работает следующим образом. При по влении сигнала на выходе низкочастотного полосового фильтра 6 он усиливаетс  усилителем 14 и дискриминируетс  амплитудным дискриминатором 15, уровень дискриминации которого выбираетс  исход  из уровн  фоновых шумов . Измеритель длительности импульсов 16 измер ет длительность наличи  сигнала на выходе амплитудного дискриминатора 15.

В элементе сравнени  17 производитс  сравнение длительности зарегистрированного импульса по значению полученному в измерителе длительности импульсов 16 с заданным значением которое формируетс  задатчиком длительности импульсов 18, и вырабатываетс  сигнал в случае превышени  измеренной длительности с заданной, который подаетс  на другой вход элемента И 5

Устройство дл  определени  газовой негерметичности ТВЭЛов работает следующим образом.

Сигнал с выхода нейтронной камеры

1,усиленный в согласующем усилителе

2,поступает на входы высокочастотного 3 и низкочастотиого 6 фильтров.

При нормальной работе реактора, даже в случае отсутстви  газовой негерметичности ТВЭЛов, на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 имеетс  отличный от нул  сигнал. Этот сигнал обусловлеи наличием фоновых шумов, сопровождающих нормальную работу реактора. Так, например, предварительные расчетные оценки дл  реактора БН-800 показывают, что уровень шумов соответствует в зоне максимального пустотного коэффициента реактивности амплитуде сигнала соот- ветствующего по влени  газового пузырька с эквивалентным радиусом от 2 до 3 мм. Отсюда следует, что проста  дискриминаци  сигнала по амплиту

0

5

0

5

0

5

0

5

де малоэффективна. Поэтому необходимо использование специального блока динамики роста пузырьков газа 4, который позвол ет более детально ис- следоват. сигнал на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 и вьщелить импульсы, соответствующие по влению и росту газового пузырька при газовой негерметичности ТВЭЛов.

Дополнительным признаком дл  сигналов , характеризующих процесс по влени  и роста газовых пузырьков,  вл етс  интервал времени между импульсами . При аварии реактора, св занной с перегревом ТВЭЛов, закипание теплоносител , которое сопровождаетс  по влением в нейтронном сигнале импульсов длительностью менее 0,005 с. Поскольку при фильтрации высокочастотным полосовым фильтром 3 информаци  о прохождении газового пузырька через активную зону тер етс , то сигналы о закипании теплоносител  могут быть прин ты за сигналы о наличии гйй йой негерметичности ТВЭЛа. Учитыва , что газова  негерметичность ТВЭЛов и закипание теплоносител  вызывают разные дл  безопасной эксплуатации последстви , то возникает необходимость более четкой iaeнтификaции наличи  газовой негерметичности ТВЭЛов.

I

При выходе газа из ТВЭЛа при газовой негерметичности и образовании газового пузырька он уноситс  теплоносителем и формирует колебани  нейтронного потока в области частот от I до 40 Гц, пропорциональные скорости его движени . Исход  из этого длительность колебани , характеризующего движение газового пузырька через активную зону, будет больше, чем длительность образовани  и роста пузырьков . Отсюда следует, что эти колебани  будут низкочастотными и их длительность будет лежать в определенных временных границах. По этим признакам можно идентифицировать сигнал на выходе низкочастотного полосового фильтра 6, соответствующий процессу движени  газового пузырька через активную зону реактора.

В случае наличи  газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале нейтронного потока по вл ютс  одновременно высокочастотные и низкочастотные колебани , в то врем  как закипание тепломосител  сопропождаетс  наличием только высокочастогных колеОаний, а прохождение газового пузырька через лктипиук) зону Сопровождаетс  н личн- ем только низкочастот1П 1х колебаний. Элемент И 5 обеспечивает сравнение моментов прихода сигналов с выходов блока анализа роста пузырьков газа 4 и блока анализа динамики движени  пузырьков газа 7 и в случае одновременности прихода сигналов с их выходов вырабатывает сигнал о наличии газовой иегерметичиости , который подаетс  на вход индикатора 8.

Claims (1)

1. Изобретение позвол ет повысить надежность вы влени  факта газовой негерметичности за. счет анализа высокочастотной и низкочастотной компонент колебани  нейтронного потока. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  газовой негерметичности ТВЭЛов, содержаi Padui/c лузь/рьщ мм

   В

   0,ог 0,0 0.06 Врем .с Фи2.2

   /J

   щее согл.эсуютий усилитель, высокочастотный и низкочастотный полосовые фильтры, индикатор и нейтронную камеру , выход которой подключен через согласующий усилитель к входам высокочастотного и низкочастотного полосовых фильтров,отличающее- с   тем, что, с целью повышени  надежности вы влени  факта негермети - ности, в него введены блок анализа динамики роста пузырьков газа, блок анализа динамики движени  пузырьков газа и злемеит И, подключенный выходом к входу индикатора и входами соответственно к выходам блока анализа динамики роста пузырьков газа и блока анализа динамики движени  пузырьков газа, входы которых соединены соответственно с в(.тходами соответ- ственио высокочастотного и низ- кочастотоного полосовых фильт- . ров.

   Радиус отрыва

   ю

   11

   12

   Фиг.З

   Ht

   15

   16

   Л

   фиг Л