способ контроля зазора между технологическим каналом и графитовой кладкой реактора типа рбмк

Формула изобретения

Способ контроля зазора между технологическим каналом и графитовой кладкой реакторов типа РБМК, заключающийся в фиксации завмсимости параметров датчиков в функции от величины зазора, отличающийся тем, что для определения зазора используют значение температуры в разных точках внутренней поверхности технологического канала в режимах постоянного и переменного градиента температуры в стенке технологического канала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники и служит для определения ресурса работы ядерных реакторов типа РБМК по критерию исчерпания зазора в системе технологический канал (ТК) - графитовая кладка (ГК).

Известны способы определения ресурса работы ядерных реакторов типа РБМК, заключающиеся в экстраполяции данных краткосрочных экспериментальных исследований свойств и поведения материалов ТК и ГК в условиях радиационного облучения на длительные сроки -10-20 лет [1].

Недостатком указанных способов являются низкая точность, вследствие невозможности точного воспроизведения режимов эксплуатации указанных изделий при экспериментальных исследованиях.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, при котором производят прямое измерение зазора в системе ТК - ГК посредством различных датчиков, например вихретоковых [2].

Недостатком способа является низкая точность измерений, по причине крайне слабого влияния величины зазора на показания таких датчиков.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается за счет того, что для определения зазора используют значение температуры в разных точках внутренней поверхности ТК в режимах постоянного и переменного градиента температуры в стенке ТК. Схема реализации способа и конструкция ТК показана на фиг. 1.

Указанный градиент образуется за счет того, что температура графитовой кладки 1 всегда выше температуры ТК 2. Так в режиме остановленного реактора, в период планового ремонта температура кладки за счет взаимодействия с остаточным радиоактивным излучением находится в пределах 100-150^oC. Охлаждение кладки происходит за счет принудительной циркуляции инертного газа гелия в зазоре 3 между ТК-ГК. Геометрия зазора между ТК и ГК задается графитовыми кольцами большего 4 и меньшего 5 диаметра так, что кольцо большего диаметра 4 касается графитовой кладки и образует зазор с наружной стенкой ТК 2 порядка 2 мм. Кольцо меньшего диаметра касается наружной стенки ТК и образует зазор с графитовой кладкой 1 также порядка 2 мм. Кольца 4 и 5 расположены по высоте ТК и ГК поочередно (участок АВ). Нарушение величины зазора происходит в результате радиационного распухания графитовой кладки с одной стороны и увеличения диаметра канала с другой. В этом случае происходит сплошное касание колец 4 и 5 как графитовой кладки, так и наружной поверхности ТК (участок CD), фиг. 1. Кроме того к нарушению величины зазора приводит искривления ТК. Нарушение величины зазора приводит к ухудшению охлаждения кладки, а при полном его исчерпании - к защемлению ТК.

Предлагаемый способ основан на использовании разницы температурных градиентов между графитовой кладкой 1 и стенкой ТК 2 в точках касания графитовых колец типа 4 и типа 5 соответственно. Указанная разница образуется за счет различия коэффициентов теплопроводности каналов передачи тепла SA и SB, фиг. 1. Канал SA образован средами графит (кладка) - графит (кольцо 4) - графит (кольцо 5) - металл (ТК). Канал SB образован средами графит (кладка) - графит (кольцо 4) - зазор (гелий) - металл (ТК). При наличии постоянного теплоотвода с внутренней поверхности ТК, который осуществляется за счет циркуляции теплоносителя 6 по тракту 7-8, формируются различные температурные градиенты в тепловых трактах SA и SB. Это приводит к адекватной градиентам разнице температур на внутренней поверхности ТК в точках A и B. В случае полного исчерпания зазора формируется канал передачи тепла третьего типа - графит (кладка) - графит (кольцо 4) - металл (ТК), см. участок CD, фиг. 1. Таким образом все три типа состояния зазора будут формировать характерное распределение температурного поля на наружной и внутренней поверхности ТК.

На фиг.2 показаны графики флуктуаций температурного поля по высоте ТК на его внутренней поверхности в зависимости от состояния зазора. Позиция 9 фиг. 2 соответствует температуре в точке B фиг. 1, позиция 10 соответствует температуре в точке A, а позиция 11 - участку с нулевым зазором CD, фиг. 1.

В качестве информативного параметра, соответствующего величине воздушного (заполненного гелием) зазора, может использоваться время разогрева стенки ТК в фиксированном интервале температур при изменении значения температурного градиента. Заметное изменение градиента температуры можно достигнуть, например, при удалении воды из ТК, или при ограничении доступа теплоносителя к локальной точке ТК на время произведения замеров (момент касания датчика температуры к стенке ТК). Для этого измерительный зонд 12 оснащается двумя разнесенными по высоте датчиками температуры R и К, фиг. 1, которые последовательно, через фиксированный интервал времени проходят одну и ту же точку контроля, к примеру А. Очевидно, что скорость повышения температуры в такой точке после удаления теплоносителя будет зависеть от величины газового зазора.

Реализация предлагаемого способа измерений возможна как с помощью различного рода датчиков температуры, например термопар, так и с использованием тепловизоров с фиксацией данных на видеокассете, или других систем бесконтактного измерения температуры поверхности - ультразвуковых или лазерных.

Использование предлагаемого способа существенно повысит качество, скорость и достоверность диагностики зазора в системе ТК-ГК РБМК. Это позволит точно прогнозировать сроки ремонта или замены оборудования активной зоны реактора.

Источники, использованные при составлении заявки:

1. Доллежаль Н.А., Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор. - М.: Атомиздат, 1980.

2. Сборник трудов Кафедры "Автоматика, контроль и диагностика АЭС". Обнинск: ИАТЭ, 1993.