Устройство для определения газовой негерметичности твэлов

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 9) Я(56) Усынинбыстрых нейтиздат, 1985,Патент Скл. С 21 С Бюл25 ов Г.Б. и дрроках. Мс. 15.цА Ф 35497/06, 19 Реакторы н Энергоатом 89,8. П 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРИТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ТВЭЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам для контроля за появлением газовой негерметичности втепловыделяющих элементах (ТВЭЛ)энергетических и экспериментальныхядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем. Цель изобретения - повышение надежности выявленияфакта 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 движения пузырьков газа 7. В случае газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале на выходе нейтронной камеры 1 появляются одновременно высокочастотные и низкочастотные колебания, параметры которых фиксируются соответственно в виде интерваласледования импульсов в блоке анализа динамики роста пузырьков газа 4 и в виде длительности импульсов в блоке анализа динамики движения пузырьков газа 7. ри совпадении параметров высокочастотных и низкочастотных колебаний на выходе элемента И 5 появляется сигнал, информирующий о негерметичности, что повышает. надежность идентификации факта газовой негерметичности ТВЭЛов. 4 ил.30 Изобретение относится к измерительной радиационной технике, а именно к устройствам для контроля эа появлением газовой негерметичности в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ) энергетических в экспериментальных ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем.Цель изобретения - повышение надежности выявления факта газовой иегерметичности,На фиг.1 представлена структурная схема устройства для определения га" эовой негерметичности ТВЭЛов; на 15 фиг.2 - график изменения радиусовIпузырьков выходящего иэ ТВЭЛа газа во времени; на фиг.3 - структурная схема. блока анализа динамики роста пузырьков газа; на фиг,4 - структур ная схема блока анализа динамики движения пузырьков газа.Устройство содержит нейтронную камеру 1, согласующий усилитель 2, высокочастотный полосовый фильтр 3, 25 блок анализа динамики роста пузырьков газа 4, элемент И 5, низкочастотный полосовый Фильтр 6, блок анализа динамики движения пузырьков газа 7 и индикатор 8.Выход нейтронной камеры 1 соединен через согласующий усилитель 2 с входами высокочастотного 3 н 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 движения пузырьков газа 7 к 40 дРугому входу элемента И 5, выход которого соединен с входом индикатора 8.На графике изменения радиусов пузырьков выходящего иэ ТВЭЛа газа во 45 времени, полученном по результатам эксперимента, (Фиг.2), приведены эффективные величины радиусов выходящих из ТВЭЛа газовых пузырьков, т.е. в пересчете на эквивалентный газовый .пузырек сфери ческой формы, имеющий тот же объем. Отклонения Формы газовых пузырьков от сферической прн данных размерах на величину изменения нейтронного потока практически не влияют. Из Фиг.2 видно, что рост газового пузырька происходит (от зарождения до отрыда) в течение около ,0,003 с. При этом сразу же после отрыва газового пузырька в месте разгерметизации начинается рост следующего пузырька. Эффективный радиус газового пузырька при этом уменьшается и для условий эксперимента из" меняется от 5 до 1 мм. Отсюда следует, что появление и рост пузырьков газа при газовой негерметичности сопровождается наличием высокочастотных составлякщнх в колебаниях нейтронного потока (от 100 до 5000 Гц), Причем, если с помощью высокочастотного полосового фильтра 3 выделяются сигналы, соответствующие этим составляющим колебаний нейтронного потока, то на выходе фильтра 3 получаются импульсы, длительность которых равна длительности роста пузырька газа при разгерметизации ТВЭЛа.Блок анализа динамики роста пузырьков газа 4 содержит цоследовательно соединенные импульсный усилитель 9, вход которого является входом блока, амплитудный дискриминатор 10 и измеритель интервала между импульсами 11, а также элемент сравнения 12, выход которого является выходом блока, и задатчнк интервалов между импульсами 13, выход которого соединен с одним входом элемента сравнения 2, подключенного другим входом к выходу измерителя интервала между импульсамн 1. Блок работает следующим образом. При появлении сигнала на выходе высокочастотного полосового фильтра 3 он усиливается импульсным усилителем 9 и дискриминируется амплитудным дискриминатором О. Уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 10 выбирается исходя из уровня фоновых шумов. Сигналы иа выходе амплитудного дискриминатора 10 представляют собой импульсы, амплитуда которых выше уров" ня дискриминации, Измеритель интервала времени между импульсами 11 измеряет длительность паузы между импульсами на выходе амплитудного дискриминатора 10 и передает измеренные значения временных интервалов на элемент сравнения 12. При превышении измеренным интервалом времени со значением, формируемым задатчиком интервалов между импульсами 13, на выходе блока появляется сигнал, поступающий на один иэ входов элемента И 5, 1380498ц, аццдка динамики движенияакоп газа 7 содержит последовачсцццо соедццецные усилитель 14,которого лвляетсл входом блокаЭцлцтудцый дискриминатор 15 и иэме.ель длительности импульсов 16, ацк.е элемент сравнения 7 и эадатчик длительности импульсов 8, выходкоторого соединен с одним входомэлемента сравнения 17, подключенногодругим входом к выходу измерителядлительности импульсов 16. Блок работает следующим образом. При появлении сигнала на выходе низкочастотного полосового фильтра 6 он усиливается усилителем 14 и дискриминируется амплитудным дискриминатором 15,уровень дискриминации которого выбирается исходя иэ уровня фоновых шумов. Измеритель длительности импульсов 16 измеряет длительность наличиясигнала на выходе амплитудного дис. -криминатора 15.В элементе сравнения 17 производится сравнение длительности зарегистрированного импульса по значению,полученному н измерителе длительностц импульсов 6 с заданным значением,которое формируется эадатчиком длительности импульсов 18, и вырабатывается сигнал н случае превышенияизмеренной длительности с заданной,который подается ца другой вход элемецта И 5.Устройство для определения газовой цегерметичности ТВЭЛон работаетследующим образом.Сигнал с выхода нейтронной камеры1, усиленный и согласующем усилителе 402, поступает на входы высокочастотного 3 и низкочастотного 6 фильтров.При нормальной работе реактора,даже в случае отсутствия газовойнегерметичности ТВЭЛов, на выходе высокочастотного полосового фильтра 3имеется отличный от нуля сигнал.Этот сигнал обусловлен наличием фоновых шумов, сопровождающих нормальнуюработу реактора. Так, например, предварительные расчетные оценки для реактора БНпоказывают, что уровень шумон соответствует в зоне максимального пустотного коэффициентареактивности амплитуде сигнала соответствующего появления газового пузырька с эквиваленТным радиусом от2 до 3 мм. Отсюда следует, что простая дискриминация сигнала по амплитуде малоэффективна. Поэтому необходимо использование специального блока динамики роста пузырьков газа 4, который позволяет более детально исследовать сигнал на выходе нысокочастотного полосового фильтра 3 и выделить импульсы,. соотнетстнующие появлению и росту газового пузырька при газовой негерметичности ТВЭЛов.Дополнительным признаком для сигналов, характеризующих процесс появления и роста газовых пузырьков, является интервал времени между импульсами. При аварии реактора, связанной с перегревом ТВЭЛов, воэмЪжно закипание теплоносителя, которое сопровождается появлением в нейтронном сигнале импульсоа длительностью менее 0,005 с. Поскольку при фильтрации высокочастотным полосоным фильтром 3 информация о прохождении газового пузырька через актинную зону теряется, то сигналы о эакипании теплоносителя могут быть приня.ы за сигналы о наличии газ:ой цегерметичности ТВЭЛа. Учитывая, что газовая не- герметичность ТВЭЛов и закипание теплоносителя вызывают разные для безопасной эксплуатации последствия, то возникает необходимость более четкой идентификации наличия газовой негерметичности ТВЭЛов.1При выходе газа из ТВЭЛа при газовой негерметичности и образонании газового пузырька он уносится теплоносителем и формирует колебания нейтронного потока в области частот отдо 40 Гц, пропорциональные скорости его движения. Исходя нэ этого длительность колебания, характеризующего движение газового пузырька через активную зону, будет больше, чем длительность образования и роста пузырьков. Отсюда следует, что эти колебания 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 движения газового пузырька через активную зону реактора.В случае наличия газовой негерметичности ТВЭЛов в сигнале нейтронного потока появляются одновременно высокочастотные и низкочастотные колебания, н то время как эакипание теп, Иосква, Ж, Ра Подписноемитета СССРткрытийскаа наб., д. 4