Устройство для контроля за закипанием теплоносителя в ядерном реакторе

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля за закипанием теплоносителя . Цель изобретения - повышение надежности определения закипания теплоносителя в активной зоне ядерного реактора. Устройство контроля за I состоянием теплоносителя содержит ионизационную камеру, измеритель сигнала , высокочастотньш н низкочастотный полосовые фильтры, блок анализа. динамики роста пузырьков газа, блок анализа динамики движения пузырьков газа, схему И и индикатор. Введение в устройство схемы НЕ, включенной между выходом блока анализа динамики движения пузырьков газа и первым входом схемы И, и блока задержки, включенного выходом блока afia- лиза динамики роста пузырьков газа и вторым входом схемы И, позволило повысить функциональную надежность определения закипания теплоносителя в активной зона как в случае захвата газа из газовой подушки,-так н при появлении газовой не герметичности твэла, что повышает безопасность и надежность ядерной энергетической установки в целом. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ( (51) 5 С 21 С 7/02 E "ЛОЗИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 07.01,91. Бюл. i"- 1 (21) 4257677/25 (22) 08. 06. 87 (72) В. Г.ц1екотов, Ю,M,Màâðèí и Б,Н.Никифоров (53) 621 5 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 362331, кл, С 21 С 17/00, 1985, Авторское свидетельство СССР

У 1380498, кл. С 21 С 17/06, 1986. . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА ЗАКИПАНИЕМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ЯДЕРНОМ

РЕАКТОРЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля за закипанием теплоносителя. Цель изобретения - повышение надежности определения закипания теплоносителя в активной зоне ядерного реактора. Устройство контроля за

Устройство относится к измерительной технике и может быть использоваI но на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля эа закипанием теплоносителя в ядерном реакторе, Цель изобретения — повышение надежности определения закипания тепло" носителя,в активной зоне ядерного реактора, На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на. фиг. 2пример реализации блока анализа динамики движения пузырьков газа; на состоянием теплоносителя содержит иониэационную камеру, измеритель сигнала, высокочастотный и низкочастотный полосовые фильтры, блок анализа динамики роста пуэырьков газа, блок анализа динамики движения пузырьков газа, схему И и индикатор. Введение в устройство схемы HE включенной между выходом блока анализа динамики движения пузырьков газа и первым входом схемы И, и блока задержки, включенного между выходом блока анализа динамики роста ттуэырьков газа и вторым входом схемы И, позволило повысить функциональную надежность определения закипания теплоносителя в активной зоне как в случае захвата газа иэ газовой подушки,.так и при появлении газовой негерметнчности твэла, что повьппает безопасность и надежность ядерной энергетической установки в целом. 3 ил.,фиг. 3 — пример реализации блока анализа динамики роста пузырьков газа.

Устройство (фиг, 1) содержит ионизационную камеру 1, соединенную с измерителем сигнала 2, низкочас-. тотный полосовой фильтр 3, вход которого присоединен к выходу измерителя сигнала 2, блок анализа динамики движения пузырьков газа.4, вход которого. соединен с выходом низкочастотного полосового фильтра 3, схему НЕ 5, вход которой присоединен к выходу блока анализа динамики движе"

:.ния пузырьков газа 4, высокочастот5

f0

3 15 ный полосовый фильтр б, вход которого присоединен к выходу измерителя сигнала 2, блок анализа динамики роста пузырьков аза 7, вход которого подключен к выходу высокочастотного полосового фильтра 6, блок задержки

8, вход которого подключен к выходу блока анализа динамики роста пузырьков газа 7, схему И 9, один вход которой подключен к выходу схемы НЕ 5, а другой к выходу блока задержки 8, и индикатор 10, вход которого подключен к выходу схемы И 9.

Блок анализа динамики движения пузырьков газа 4 (фиг. 2) может, содержать, например, усилитель 11, вход которого является входом блока и соединен с выходом низкочастотного полосового фильтра 3, амплитудный дискриминатор !2, вход которого соединен с выходом усилителя II измеритель длительности колебания 13, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора 12, и сравнивающее устройство 14, первый вход которого соединен с выходом измерителя длительности колебания 13, второй вход соединен с выходом эадатчика длительности копебания 15, являющегося элементом блока анализа динамики движения пузырьков газа 4, а выход, который является выходом. блока

4„ соединен с входом схемы HE 5.

Блок анализа динамики роста пузырьков газа 7 (фиг. 3) может содержать, например, импульсный усилитель

16, вход которого является входом блока 7 и соединен с выходом высокочастотного полосового фильтра 6, амплитудный дискриминатор 17, вход которого соединен с выходом импульсного усилителя !б, измеритель интервала времени между импульсами 38, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора 17, и сравнивающее устройство 19, первый вход которого соединен с выходом измерителя интервала времени между импуль сами !8, второй вход соединен с вы,ходом эадатчика интервала времени ,между импульсами 20, являющегося элементом блока анализа динамики роста пузырьков газа 7, а выход, который является выходом блока 7, соединен с входом блдка задержки времени прихода сигналов 8.

Алгоритм функционирования блока1 анализа динамики пузырьков газа 4!

2377 4 следукп(ий. Ирн появлении сигнала на выходе низкочастотного полосового фильтра 3 этот сигнал усиливается усилителем II и дискриминируется амплитудныМ дискриминатором 12,, уронень дискриминации которого выбирается исходя иэ уровня фоновых шумов.

Измеритель длительности колебания !3 измеряет длительность сигнала на выходе амплитудного дискриминатора 12, который соответствует превышению амплитуды колебания над уставкой. Сравнивающее устройство 14 производит сравнение длительности зарегистриронанного измерителем длительности колебания 13,сигнала с. заданным эначением, которое формируется задатчиком длительности колебания 15 è вырабатывается сигнал о наличии газа н активной зоне в случае совпадения измеренной длительности с заданной, и подает сигнал на вход схемы НЕ 5.

Алгоритм функционирования блока анализа динамики роста пузырьков 7 следующий. При появлении сигнала на нйходе высокочастотного полосового фильтра 6 он усиливается импульсным усилителем 16 и дискриминируется амплитудным дискриминатором 17. Уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 17 вырабатывается исходя иэ уровня фоновых шумов. Сигналы на выходе амплитудного дискриминатора 17 представляют из себя импульсы, амплитуда которых выше уровня дискриминации. Измеритель интервала времени между импульсами 18 измеряет длительность паузы между импульсами на выходе амплитудного дис" криминатора 17 и передает измеренные значения временных интервалов на сравнивающее устройство 19 которое после сравнения с заданным значением, формируемым задатчиком интервала времени между импульсами 20,. вырабатывает сигнал о появлении и росте пузырьков газа в активной зоне в случае совпадения измеренного интервала времени с заданным,,и подает сигнал на вход блока задержки 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом (см. фиг..1).

При отсутствии в активной зоне .

55 пузырьков пара или газа ионизационная камера 1 не улавливает колебаний нейтронного потока, которые могут вызываться появлением или..пере-..

I .мещением через активную зону газовых

5 !

5 !23 пузырьков. При этом на выходе блока анализа динамики дни>кения пузырьков газа 4 и выходе блока анализа дина" мики роста пузырьков газа 7 сигнал отсутствует, и, соответственно, от5 сутствует сигнал на входе схемы И 9, который подключен к выходу блока задержки 8, и имеется сигнал на другом входе схемы И 9, который подключен к выходу блока задержки 8, и имеется сигнал на другом входе схемы И 9, который подключен к выходу схемы HE 5, а следовательно, на выходе схемы И 9 сигнал отсутствует, и индикатор 10 !5 показывает отсутствие закипания теплоносителя в активной зоне, I

При появлении в активной зоне пу-зырька газа, принесенного теплоносителем, например, иэ-за захвата газа 20 из газовой подушки бака реактора, он, передвигаясь через активную зону, модулирует соответствующим образом нейтронный поток, колебания которого преобразуются в колебания электрического тока ионизационной камерой 1, .преобразуются в измерительный сигнал. измерительным устройством 2, выделяются низкочастотным полосовым фильтром 3, анализируются блоком анализа 30 динамики движения газовых пузырьков

4 и выдают сигнал о наличии движущегося газа в активной зоне на вход схемы НЕ 5, которая формирует отсутствие сигнала на одном из входов . схемы И 9, предотвращая тем самым появление сигнала о закипании тепло. носителя на входе индикатора 10.

При появлении в активной зоне негерметичного твэла иэ него начинает 40 выделяться радиоактивный газ, который приводит к росту пузырьков газа в теплоноснтеле и их движению вместе с теплоносителем через активную зону ядерного реактора. Эти пузырь- 45 ки газа модулируют соответствующим образом нейтронный поток, колебания которого преобразуются ионнзационной камерой 1 в колебания электрического тока, согласуются измери- 50 тельным устройством 2 к виду, удобному .для обработки полосовыми фильтрами 3 и б (например, ток или напряжение), выделяются высокочастотным полосовым фильтром б,,анализируются 55 блоком анализа роста пузырьков газа

7, подаются на вход блока задержки 8, который обеспечивает выдачу сигнала на вход схемы И 9 в момент возможl

77 б ного прихола сигналя о движении газа через а..тинную зону на другой вход схемы И 9 с выхода блока авали" за динамики движения пузырьков газа 4. Блок задержки 8 может быть выполнен, например, s виде линии задержки, Время задержки сигнала опре,деляется уровнем шумов на выходе высокочастотного полосового фильтра 3, Например, при равном уровне шумов на выходе фильтров 3 и 6 задержка сигналов не нужна, т.е. время задержки сигналов может быть равно нулю. При разном уровне шумов на выходе полосовых фильтров 3 и б время задержки может быть определено в результате соотношения реального уровня фонового шума и физического расчета величины сигнала от наличия в активной зоне газовых пузырьков -или эксперименталь" но. Одним иэ основных параметров при этом является!скорость движения газового пузырька, которую условно можно принять равной скорости прокачки теплоносителя через ТВС. С учетом возможного времени выделения газа при газовой негерметичности за один выброс и скорости прокачки теплоносителя в быстрых натриевых реакторах вре-, мя задержки не должно превышать 0 5 с.

Таким образом, время задержки сигна-: ла лежит в пределах от 0 до 0,5 с.

При этом, если сигнал на выходе блока задержки 8 соответствует газовой негерметнчностн твэла, то к этому времени низкочастотные колебания, соответствукщие движению газовых пу" эырьков через активную зону, .выделяется низкочастотным полосовым фильтром 3 и после обработки блоком анализа динамики движения газовых пузырьков 4 вызовут появление сигнала о наличии движения газа в активной зоне на выходе схемы HE 5, которая сформи- рует отсутствие сигнала на соответствукщем входе схеяы И 9, предотвращая тем самым появление сигнала о закипанин теплоносителя на входе индикатора 10.

При возникновении в активной зоне закипания теплоносителя начинают по» являться и схлопываться .пузырьки пара., которые модулируют высокочастот- ные колебания нейтронного потока. бти колебания преобразуются иониэационной камерой 1 в колебания электрического тока, преобразуются измерительным устройством 2 к виду, удобно15! 2377 му для обработки полосовыми фильтра.,ми 3 и 6 (например, в напряжение или частоту), выделяются высокочастотным полосовым фильтром 6, обрабатываются

Ъ блоком анализа роста пузырьков газа 7, и подаются на вход блока задержки 8, который обеспечивает выдачу сигнала на вход схемы И 9 в момент возможного прихода сигнала о движении газа через активную зону на другой вход схемы P.9 с выхода блока анализа динамики движения пузырьков газа 4 в случае газо вой пегерметичности твэла. Поскольку при эакипании теплоносителя низкочастотные колебания нейтронного потока отсутствуют, то сигнал на другом

% входе схемы И 9 не изменяется и обеспечивает появление сигнала о закипа,шш теплоносителя на входе ипдикатора IО, который обеспечивает показания соответствуницего события.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность определения закипания теплоносителя в активной зоне ядерного реактора как в случае захвата газа иэ газовой подушки, так и при появлении в активной зоне негерметичного твэла, что повышает безопасность и надежность ядер ной энергетической установки в целом.

Формула изобретения

Устройство для контроля за закипа5 нием теплоносителя в ядерном реакторе, содержащее ионнэационную камеру, соединенную с измерителем сигнала, высокочастотный и низкочастотный полосовые фильтры, входы которых подр ключены к выходу измерителя сигнала, блок анализа динамики движения пузырьков газа, вход которого соединен с выходом низкочастотного полосового фильтра, блок анализа динамики роста

15 пузырьков газа, вход которого соединен с выходом высокочастотного полосового фильтра, последовательно соединенные схему И и индикатор, о тл и ч а ю ц е е с я тем, что, с це2О лью повышения надежности определения закипания теплоносителя в активной зоне ядерного реактора, в него дополнительно введены блок задержки и элемент НЕ, вход которого подключен к

25 выходу блока анализа динамики движения пузырьков газа, а выход — к одному из входов схемы И, выход блока анализа динамики роста пузырьков ra,sa .подключен через блок задержки к

Зр другому входу схемы И.

15)2377

Фие. 2

Составитель О.Боженков

Техред М.Коргентал

Корректор.Л,Бескид

Редактор Н.Коляда

Заказ 672 Тираж 260 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1.Ot