Способ обнаружения сборок с дефектными тепловыделяющими элементами на остановленном ядерном реакторе

по изоврстениям и отнгьгтиям при пжнт ссор(71) Институт ядерной энергетики МН БССР(56) Егоров Ю.А. Основы радиационной безопасности атомных электростанций. М. Энергоиздат 1982, с. 255-256. 54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ СБОРОК С ДЕ ЙЕКТНЫМ ТЕППОВЫДЕПЯЮЩИМ ЭПЕМЕНТАМ НА ОСТАНОВЛЕННОМ ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ(57) Изобретение относится к области радиационного технологического контроля ядерных реакторов и позволяет с высокой степенью достоверности определять наличие дефектных твэлов в контролируемой сборке. Сущность изобретения заключается в том, что с це Изобретение относится к атомной Нехнике, а точнее к способам радиационного технологического контроля.НЕНЭНИЕ на энергетических И ИССЛЕДО НЗТЕЛЬСКИХ ядерных реакторах.Целью изобретения является повы. пение надежности отбраковки сборокда счет интенсификации выхода продук-ов деления (ПД) из дефектных твэлов. Сущность изобретения заключаетсяъ следующем. При помещении контроли 1 уемой сборки в пенал и его герметиации 1 зпенале устанавливается гидронтатическое давление, определяемоеНлубиной погружения пенала нижеуров ля воды вбассейне выдержки. Вода 16-892 . . . лью повышения надежности отбраковки сборок, в заполненном водой герметичном пенале с контролируемой сбор-Д кой создают пульсации давления малой амплитуды (01-10 кПа) с частотой,соответствующей резонансной частоте свободного газового объема в газосборнике под оболочкой негерметичного твэла как-колебательной системы (при- мерно от 200 до 400 Гц). Частота пульсаций давления расчитывается по определенной зависимости, в которую 5 входят эначениядавления и объема 75 компенсационного объема, и по резуль-татам измерения взаимной корреляции изменений давления исигнала радиоактивности воды из пенала определя ют наличие дефектных твэлов в сборке. 2 ил.ПРОНИКЗТ ПОД ООЛОЧКУ негерметичноГО ТЕЭЛЗ, СЖИМЗЯ газ, НЗХОДЯЩИЙСЯв компенсационном объеме газосборникатвэла.Величинаоставшегосясвобод ногогазовогообъема/подоболочкой твэлаопределяетсяотношенишчустанотт вившегося давления воды в пенале к атгде Р - установившееся давление воды в пенале после его герметизации Уг - компенсационный объем твэла.3 1512378 Этот газовый объем под оболочкойтвэла как резонансная колебательная система может пульсировать, вызывая пульсации давления и окружающей его жидкости, с коэффициентом усиления,равным добротности газовой полости как колебательной системы. В маловязкой жидкости, которой является вода, добротность газового пузыря при резонансной частоте может быть равна 102 105. Таким образом,осуществление вынужденных малых пульсаций давления воды в пеналес амплитудой порядка 1 Кпа с частотой, равной резонансной для свободного газового объема под оболочкойсистемы, приведет к значительным пульсациям давления окружающей его воды в зазоре под оболочкой дефектного твэла с амплитудой 0,1 1 Ма. Это приводит к эффектиому вымыванию ПД с поверхности топливной композиции и интенсивному массообмену воды под оболочкой дефектного твэла с водой пенала. В результате в воде пенала возникают периодические пульсщширашшошиишюспхпдстшсиг той, равнойчастоте создаваемых 7 вынужденных колебаний воды в пенале. Наличие таких импульсных периоднческих изменений радиоактивности воды в пенале является четким кри- терием наличия в контролируемой сбор 35 ке дефектного твэла.Наличие микродефектов в оболочке твэла типа нераскрытой трещины также будет приводить к периодическим пульсациям радиоактивности воды в пенале, но уже по другому механизму. В этом случае импульсное Изменение ж давления воды в пенале вызывает вибрирование тонкостенных оболочек твэлов с соответствующей частотой, чтообуславливает ПЕРИОДИЧЕСКИЕ МИКрО (выбросы газовой активности из-под оболочки твзла вследствие выдавливания пузырьков газа из твэла при периодических обжатинх его оболочки. Так как частота изменений радиоактивности воды в пеиале.определяет ся частотой изменении давления ТО измеряемая радиоактивность будет КОРрелировать с импульсами давления П 55 скольку для надежной регистрации На личия импульсных периодических изменений радиоактивности воды на уровне еефоновой активности ЦелесообразноИзмеряя взаимную корреляционную функцию ц(Э сигналов радиоактивности и импульсов давления, можем по ее характеру ю высокой степенью достоверности судить о наличии в контролируемой сборке негерметичных твэлов.На фиг. 1 графически изображена корреляционная функция двух указанных сигналов в случае бездефектной сборки на фиг. 2 - эта же фракция при наличии негерметичных твэлов в сборке.В первом случае взаимная корреляционная функция тождественно равна нулю (сигналы полностью некоррелироваы). Во втором случае наблюдается максимум корреляции для некоторого времени запаздывания д) которое характеризует задержку всплесков радиоактивности по отношению к всплескам давления в процессе его импульсногоиэменения и определяется, главным образом, величиной дефекта оболочки твэла и геометрией измеренийВыбор частоты импульсных изменений давления воды в пенале производится исходя из условия обеспечения резоиансных пульсаций свободного газового объема под оболочкой дефектного твэла как колебательной системы. Частота собственных колебаний свободного газового объема в воде определяется963 кг/мэ - плотность воды п 1,4 показатель политропы для газа в воде.Подставляя в (2) численные выражения для параметров п, Ц и используя соотношение ( ) для определения Ч, легко получить выражениедля определения частоты вынужденны колебаний давления воды в пенале, при которой возникают резонансныепульсации свободного газового объемапод оболочкой дефектного твэла. У Длянаиболеетипичныхстерженьковыхческих реакторов величина компенсационного объема газосборника твэла лежит в интервале (20 - 100) смэ или(2-105- 11 О)мэ. При глубине погружения пенала 10 м ниже уровня бассейна выдержки давления воды в пенале составитм 2 Ч 05 Па. Подставив эти значения параметров РЧг в формулу(3), найдем, что необходимые для возникновения резонансных пульсаций частоты вынужденных колебаний давленияв пенале составляют примерно от 200 до 400 Гц в зависимости от объема газосборника. Импульсные изменения давления воды в пенале с такой частотой н амплитудой порядка 0,110 кПа могут быть довольно просто реализованы технически с помощью установленного на внутренней поверхности герметичного пенала пьезоэлектрического преобразователя (пьезодатчика), на который подается переменный ток соответствующей частоты.В качестве примера использования предложенного способа рассмотрим его применение для контроля выгруженных сборок реактора типа ВВЭР. Подлежащую проверке сборку извлекают из активной вши,пшщшюгвпышл,утшюшюшшй В бассейне выдержки на глубине 15 м. Пенал герметизируется в результате чего в нем устанавливается давление 0,25 МПа. На установленный внутри пенала пьезоэлектрический преобразователь от генератора частоты подается переменный ток, частота которого определяется формулой (3), в результате чего реализуется импульсное изменение давления воды В пенале с амплитудой порядка 1 кпа. Для реактора ВВЭРД 40 У, 2,8-105 м 3 и за даваемая частота пульсаций т 5 380 Гц, ч5 335 Гц. Датчиком, установленным на внутренней поверхности пенала, регистрируют 5- или д-радиоактивность воды и с помощью аналогового коррелометра измеряют взаимную корреляци 1512378 6фектных твэлов в контролируемой сборке. У Описанный способ позволяет значительно повысить надежность отбраковки из-за наличия четкого критериякак он позволяет обнаружить сборки с10 МЗЛОЙ СТЕПЕНЬЮ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ТЕЗДанный способ оперативнее, позво 15 ляет производить измерения в режимереального времени, реализуется на базе современной электронной техники обработки результатов измерений и значительно проще поддается автома 2 о тизации, т.е. упрощается устройствоконтроля, достигается оперативность анализа состояния сборок и исключается необходимость работать при высоком избыточном давлении, что попо 25 ЖИТЕЛЬНО СКЗЗЫВЗЭТСЯ на показателяхСпособ обнаружения сборок с дефектными тепловыделяющими элементами на остановленном ядерном реакторе,заключающийся в установке контролируемой сборки в заполненный водой герметичный пенал, создании в нем переменного давления, измерении радиоактивности воды из пенала и измерении взаимной корреляции изменений давления и радиоактивности воды из пенапа, по которой судят о наличии негерметичных твэлов в контролируемой сборке о т л и ч а ю щ и й с я тем, Нчто, с целью повышения надежностиотбраковки сборок, производят импульс ное изменение давления воды в пенале с частотой, равнойОННУЮ ФУНКЦЮ СИГНЗЛОВ радиоактивнос- 50 ГДЕ Р УСТЗНОВИВШЕЕСЯ давление ВОДЫти и переменного тока, подаваемого на пьезодатчик. На основании полученной зависимости в соответствии с вышеизложенным судят о налчии де в пенале после его герметизации, Па- компенсационный объем тпловыделяющего элемента, м .ВНИП Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5