способ проверки системы контроля расхода теплоносителя в канале ядерного реактора и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ проверки системы контроля расхода теплоносителя в канале ядерного реактора, заключающийся в том, что из канала реактора посредством разгрузочно-загрузочной машины извлекают установленную сборку и вводят в канал реактора рабочий орган, содержащий штангу с обтекаемым телом, причем обтекаемое тело устанавливают в канале реактора ниже нижней кромки отводящего патрубка на величину 10 15 внутренних диаметров канала реактора и измеряют силу динамического воздействия потока теплоносителя на обтекаемое тело, отградуированную в единицах расхода, измеренную величину сравнивают с показаниями расходомера системы контроля расхода и по их разнице определяют погрешность.

2. Разгрузочно-загрузочная машина, содержащая исполнительный механизм с захватом, соединенным с системой контроля сил, отличающаяся тем, что исполнительный механизм снабжен рабочим органом, выполненным в виде штанги с обтекаемым телом, которая жестко соединена с захватом исполнительного механизма, причем диаметр обтекаемого тела составляет 0,9 0,95 от внутреннего диаметра канала реактора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для проверки работоспособности системы контроля расхода теплоносителя в каналах ядерного реактора.

Контроль за расходом теплоносителя в каналах реактора является важным требованием надежной работы реактора. Контроль за расходом теплоносителя в каналах реактора, например типа РБМК-1000 осуществляется с помощью системы контроля расхода (Долежаль Н.А. Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор. М. Атомиздат, 1980, с. 40). Указанная система обеспечивает измерение и регистрацию расхода теплоносителя в каналах реактора, сигнализацию отклонений расхода и определение суммарного расхода теплоносителя в реакторе. Первичные преобразователи системы (шариковые расходомеры) установлены на входе теплоносителя в канал. Значения поканальных расходов сравниваются с уставками. При выходе за пределы уставок расхода теплоносителя вычислительный комплекс системы контроля расхода регистрирует отклонение. Появление сигнала отклонения расхода в одном из каналов реактора может быть вызвано неисправностью шарикового расходомера, например износ шарика, дорожки качения, неисправностью в схемах и т.д. или фактическим изменением расхода теплоносителя в канале реактора. Проверить исправность всех элементов системы контроля расхода теплоносителя, выяснить причину изменений показаний расходомера: произошло фактическое изменение расхода теплоносителя в канале реактора или изменения показаний, связанных с возникновением неисправности в измерительной системе, а также измерить расход теплоносителя в канале реактора при отказе системы контроля расхода теплоносителя на работающем реакторе не представляется возможным.

Известен косвенный способ оценки расхода теплоносителя по величине его азотной активности (Доллежаль Н.А. Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор. М. Атомиздат, 1980, с. 146^oC148, 156^oC157). Азотная активность теплоносителя возникает в результате взаимодействия в активной зоне реактора потоков быстрых нейтронов с ядрами кислорода теплоносителя. Величина азотной активности зависит от мощности потока быстрых нейтронов и величины расхода теплоносителя.

Недостатками данного способа являются:

возможность оценки расхода теплоносителя только в диапазоне высоких уровней мощности реактора (например для РБМК-1000 от 600 МВт и выше);

возможность оценки расхода теплоносителя только в каналах реактора, загруженных топливными сборками;

значительная погрешность оценки расхода в связи с влиянием осколочной и коррозионной активности.

Известно устройство, взятое в качестве наиболее близкого аналога, это разгрузочно-загрузочная машина (РЗМ) реактора РБМК-1000, которая имеет ряд общих признаков с предлагаемым устройством. (Доллежаль Н.А. Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор. М. Атомиздат, 1980, с. 182). РЗМ предназначена для перегрузки топлива и других сборок из каналов реактора на работающем реакторе без снижения его мощности. Основными частями РЗМ являются кран, контейнер, скафандр, технологическое оборудование, система контроля сил и органы управления. Кран перемещает РЗМ по центральному залу, контейнер выполняет функции биологической защиты. Скафандр размещен в контейнере и представляет собой сосуд высокого давления, внутри которого размещен исполнительный механизм, выполняющий операции:

герметичное соединение РЗМ с верхним трактом канала реактора;

разгерметизацию и герметизацию пробки канала реактора;

извлечение отработавших сборок (кассеты с ТВЭЛ, дополнительные поглотители и др.) из канала реактора;

постановка новых сборок в канал реактора;

постановка аварийной пробки.

Исполнительный механизм РЗМ снабжен захватом и приводом его перемещения вдоль оси скафандра. Привод перемещения захвата соединен с тензометрическими датчиками системы контроля сил РЗМ. Таким образом, любая сила, приложенная к захвату, регистрируется и преобразуется в единицы силы системы контроля сил РЗМ. Последняя не имеет рабочего органа для измерения расхода теплоносителя, не предназначена и не способна измерять расход в канале реактора, но содержит набор необходимых конструктивных узлов для реализации поставленной задачи.

Задачей изобретения является создание способа проверки системы контроля расхода теплоносителя в каналах реактора и устройства для автономного измерения расхода теплоносителя в каналах реактора при отказе указанной системы при работе реактора на мощности.

Сущность способа проверки системы контроля расхода теплоносителя в канале ядерного реактора заключается в том, что из канала реактора посредством разгрузочно-загрузочной машины извлекают установленную сборку и вводят в канал реактора рабочий орган, содержащий штангу с обтекаемым телом, причем обтекаемое тело устанавливают в канале ниже нижней кромки отводящего патрубка на величину, равную 10 15 внутренним диаметрам канала реактора, и измеряют силу динамического воздействия потока теплоносителя на обтекаемое тело, отградуированную в единицах расхода, и измеренную величину сравнивают с показаниями расходомера системы контроля расхода и по их разнице определяют погрешность.

Сущность изобретения заключается в том, что в разгрузочно-загрузочной машине, содержащей исполнительный механизм с захватом, соединенным с системой контроля сил, исполнительный механизм снабжен рабочим органом, выполненным в виде штанги с обтекаемым телом, которая жестко соединена с захватом исполнительного механизма, причем диаметр обтекаемого тела составляет 0,9 - 0,95 внутреннего диаметра канала реактора.

Использование штанги с обтекаемым телом, жестко соединенной с исполнительным механизмом РЗМ, и наличие связи последнего с тензометрическими датчиками системы контроля сил РЗМ позволяет регистрировать усилия, приложенные к обтекаемому телу. При введении исполнительным механизмом РЗМ в канал реактора штанги с обтекаемым телом, на обтекаемое тело будет воздействовать сила динамического давления потока теплоносителя, которая фиксируется системой контроля сил РЗМ. Величина силы динамического давления потока теплоносителя, воздействующего на обтекаемое тело, зависит от расхода теплоносителя. Величина силы, измеряемой системой контроля сил РЗМ, отградуированная в единицах расхода, позволяет определить фактический расход теплоносителя в данном канале реактора. Величину измеренного предлагаемым способом расхода сравнивают с величиной расхода, измеренной системой контроля расхода, и определяют достоверность показаний расходомера. Установка обтекаемого тела ниже нижней кромки патрубка отвода теплоносителя на величину, равную 10 15 внутренних диаметров канала реактора, позволяет разместить обтекаемое тело в невозмущенном потоке выше активной зоны реактора. Диаметр обтекаемого тела выбран в пределах 0,9 0,95 внутреннего диаметра канала реактора из условия допустимого расхода теплоносителя в канале реактора и возможно максимального воздействия потока на обтекаемое тело. Таким образом, оснащение РЗМ новым рабочим органом и использование его для измерения силы динамического давления потока теплоносителя в канале реактора в единицах расхода позволило расширить диапазон применения РЗМ и решить задачу измерения расход теплоносителя в канале реактора.

На чертеже показана схема измерения расхода теплоносителя в канале реактора с помощью предлагаемого устройства. Скафандр 1 РЗМ состыкован и герметизирован с каналом реактора 2. Штанга 3 с обтекаемым телом 4 жестко соединена с захватом 5 исполнительного механизма, в состав которого входят цепи 6, звездочки 7 и каретка 8. Каретка 8 соединена с тензометрическими датчиками 9 штатной системы контроля сил РЗМ. Обтекаемое тело 4 погружено в полость канала реактора 2, охлаждаемого расходом теплоносителя 10. 12 - показывающий прибор системы контроля сил РЗМ, отградуированный дополнительно в единицах расхода.

Работает РЗМ в режиме измерения расхода в следующей последовательности.

В один из пеналов (не показан) скафандра 1 РЗМ помещают штангу 3 с обтекаемым телом 4. По штатной схеме скафандр 1 заполняют конденсатом, РЗМ выводят на выбранный канал реактора 2 и герметизируют с ним. Выполняют операции по созданию противодавления в скафандре 1, разгерметизации указанного канала и извлечению из него сборки в свободный пенал скафандра 1 РЗМ. Затем, устанавливают пенал скафандра 1 РЗМ со штангой 3 и обтекаемым телом 4 соосно каналу реактора 2. Исполнительным механизмом посредством захвата 5 штангу 3 с обтекаемым телом 4 вводят в полость канала реактора 2 до установки обтекаемого тела 4 ниже нижней кромки патрубка отвода теплоносителя 11 на величину, равную 10 15 внутренним диаметрам канала реактора 2. При этом на обтекаемое тело 4 будет воздействовать динамическое давление потока теплоносителя 10. Величина силы динамического воздействия потока теплоносителя 10 на обтекаемое тело 4 измеряется системой контроля сил РЗМ. По величине силы, регистрируемой прибором 12, определяют, фактический расход теплоносителя 10 в канале реактора 2 и сравнивают его с показаниями расходомера штатной системы контроля расхода теплоносителя 10. По полученным результатам оценивают достоверность показаний расходомера.

Предлагаемое изобретение дает возможность производить проверку системы контроля расхода теплоносителя в каналах реактора и производить замер расхода теплоносителя в каналах реактора при отказе указанной системы. Реализация предлагаемого изобретения позволит повысить надежность и безопасность ядерных канальных реакторов и снизить трудоемкость операций по проверке работоспособности системы контроля расход теплоносителя.