Способ определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе и система для его осуществления

Авторы патента:

Кокол Евгения Александровна (UA)

Максимов Максим Витальевич (UA)

G21C17/035 - устройства для определения уровня замедлителя или теплоносителя

G01F23/22 - путем измерения физических переменных величин, кроме линейных размеров, давления и веса, зависящих от измеряемого уровня, например путем измерения разности коэффициентов теплопередачи воды и водяных паров (с помощью поплавков G01F 23/30)

Владельцы патента RU 2602813:

Кокол Евгения Александровна (UA)
Максимов Максим Витальевич (UA)

Изобретение относится к ядерной энергетике, конкретно к системе для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе. Система для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе содержит соединенные между собой по определенной схеме тензометрические датчики веса, датчики давления, субкомплекс сбора и обработки данных о весе реактора, субкомплекс сбора и обработки данных о давлении в реакторе, операторскую станцию и сервер архивации. Технический результат - повышение точности и достоверности определения уровня теплоносителя в реакторе и, как следствие, безопасности эксплуатации ядерного реактора. 3 ил.

Изобретение относится к ядерной энергетике, конкретно к системе для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе.

Для успешного управления ядерной установкой во время аварий с потерей теплоносителя оператору необходимо иметь в своем распоряжении информацию, по которой можно оценить запас теплоносителя в первом контуре.

Ни одна из известных систем для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе не может быть выбрана в качестве прототипа, так как они решают поставленную задачу иным путем.

В основу изобретения поставлена задача создать принципиально новую систему для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе, которая позволит оператору быстрее принимать решения по ликвидации нештатной ситуации, благодаря наглядному графику зависимости веса реактора от его высоты. Это позволит существенно повысить точность и достоверность определения уровня теплоносителя и, как следствие, безопасность эксплуатации ядерного реактора.

Поставленная задача решена в системе для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе, содержащей набор тензометрических датчиков веса, набор датчиков давления, набор аналого-цифровых преобразователей субкомплекса сбора и обработки данных о весе ядерного реактора, набор аналого-цифровых преобразователей субкомплекса сбора и обработки данных о давлении в ядерном реакторе, операторскую станцию и сервер архивации, при этом тензометрические датчики веса соединены с аналого-цифровыми преобразователями субкомплекса сбора и обработки данных о весе ядерного реактора, датчики давления соединены с аналого-цифровыми преобразователями субкомплекса сбора и обработки данных о давлении в ядерном реакторе, первые выходы аналого-цифровых преобразователей обоих субкомплексов соединены с операторской станцией, а вторые выходы аналого-цифровых преобразователей обоих субкомплексов соединены с сервером архивации.

Заявленное изобретение поясняется чертежом и графиками, где:

фиг. 1 - принципиальная схема системы для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе;

рис. 1 - график зависимости уровня теплоносителя в ядерном реакторе от веса реактора и давления в реакторе;

рис. 2 - график зависимости вероятности безотказной работы системы от периода времени (5 лет или 43800 часов).

Система для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе включает тензометрические датчики веса ядерного реактора 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, например, работающие на сжатие низкопрофильные датчики серии RH10X из нержавеющей стали, расположенные под опорным кольцом, датчики давления 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, например, серии Метран 22-Д1-АС-1-2170, которые выдают токовый сигнал от 4 до 20 мА, расположенные на главном циркуляционном трубопроводе.

Тензометрические датчики веса 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ядерного реактора соединены с субкомплексом сбора и обработки данных о весе I ядерного реактора, в состав которого входят аналого-цифровые преобразователи в виде модулей аналогового ввода QAX. В частности, тензометрические датчики веса 1, 4, 7 соединены с входом модуля аналогового ввода QAX 19, тензометрические датчики веса 2, 5, 8 соединены с входом аналогового ввода QAX 20, а тензометрические датчики веса 3, 6, 9 соединены с входом аналогового ввода QAX 21.

Датчики давления 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 соединены с субкомплексом сбора и обработки данных о давлении II в ядерном реакторе, в состав которого входят также аналого-цифровые преобразователи в виде модулей аналогового ввода QAX. В частности, датчики давления 10, 13, 16 соединены с входом модуля аналогового ввода QAX 22, датчики давления 11, 14, 17 соединены с входом модуля аналогового ввода QAX 23, а датчики давления 12, 15, 18 соединены с входом модуля аналогового ввода QAX 24.

Первые выходы модулей аналогового ввода QAX 19, 20, 21, 22, 23, 24 соединены с операторской станцией 25 типа ММИ.

Вторые выходы модулей аналогового ввода QAX 19, 20, 21, 22, 23, 24 соединены с сервером архивации 26 типа HSR.

Операторская станция 25 и сервер архивации 26 соединены между собой.

Работа системы для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе осуществляется в следующем порядке.

Перед началом эксплуатации измеряют исходный вес ядерного реактора, заполненного теплоносителем. Для этого были проведены расчеты по определению веса реактора при различных давлениях, начиная с 0,1 МПа до 17 МПа и разных соотношениях жидкости и пара в нем. Реактор, полностью заполненный теплоносителем при давлении 16 МПа, весит 935 тонн. Чтобы знать, на каком уровне находится теплоноситель в реакторе при аварийной ситуации с потерей теплоносителя, нужно полученное значение веса реактора отложить на оси абсцисс и провести воображаемую линию до пересечения с графиком, который соответствует полученному значению давления. Точка пересечения укажет уровень нахождения пароводяной смеси в реакторе. Таким образом, из графика видно, что, например, при весе реактора 925 тонн и давлении 13 МПа теплоноситель опустится до уровня 9 м.

Пример 1. В штатном режиме

Энергоблок АЭС с реактором типа ВВЭР-1000 работает на номинальной мощности. При этом на входе в реактор температура теплоносителя соответствует значению 289°С, а на выходе из реактора - 322°С. Реактор заполнен теплоносителем под давлением 16 МПа полностью на высоту 12 м.

Пример 2. Во внештатном режиме

Произошел разрыв «холодной нити» главного циркуляционного трубопровода (ГЦТ). Подогретый теплоноситель выходит из реактора, а остывший - не поступает. Давление в контуре падает до значения, например, 11 МПа, теплоноситель закипает, его уровень уменьшается. Датчики давления 10, 13, 16 подают токовый сигнал на вход модуля аналогового ввода QAX 22. Далее цифровой сигнал с первого выхода QAX 22 подается на вход операторской станции 25, а второй идентичный сигнал поступает на сервер архивации 26 и хранится там.

В то же время тензометрические датчики веса 1, 4, 7 непрерывно измеряют вес ядерного реактора. При изменении веса ядерного реактора токовый сигнал от тензометрических датчиков веса 1, 4, 7 поступает на модуль аналогового ввода QAX 19, преобразуется в цифровой сигнал и подается на вход операторской станции 25 и сервера архивации 26.

Такая аварийная ситуация относится к некомпенсированной большой течи первого контура с расходом около 8000 кг/с. Обладая информацией о давлении в контуре и зная вес ядерного реактора со всеми внутрикорпусными устройствами и теплоносителем, оставшимся в нем, оператор должен принять все меры по недопущению обнажения активной зоны реактора. Оператор, имея перед глазами график зависимости веса реактора от высоты, сможет увидеть, на каком уровне находится теплоноситель в реакторе при аварийной ситуации. Из графика видно, что, например, при 11 МПа и весе реактора 930 т теплоноситель находится на высоте 9,5 м.

Система для определения уровня теплоносителя в ядерном реакторе, содержащая набор тензометрических датчиков веса, набор датчиков давления, набор аналого-цифровых преобразователей субкомплекса сбора и обработки данных о весе ядерного реактора, набор аналого-цифровых преобразователей субкомплекса сбора и обработки данных о давлении в ядерном реакторе, операторскую станцию и сервер архивации, при этом тензометрические датчики веса соединены с аналого-цифровыми преобразователями субкомплекса сбора и обработки данных о весе ядерного реактора, датчики давления соединены с аналого-цифровыми преобразователями субкомплекса сбора и обработки данных о давлении в ядерном реакторе, первые выходы аналого-цифровых преобразователей обоих субкомплексов соединены с операторской станцией, а вторые выходы аналого-цифровых преобразователей обоих субкомплексов соединены с сервером архивации.

Изобретение относится к устройству измерения уровня заполнения в резервуаре для жидкости, в частности в напорном резервуаре ядерной технической установки, содержащему по меньшей мере один термоэлемент.

Способ определения уровня теплоносителя в реакторе // 2161829

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении уровня теплоносителя в реакторах. .

Устройство для определения уровня теплоносителя в реакторе (варианты) // 2153712

Изобретение относится к техническим средствам системы внутриреакторного контроля и может быть использовано в устройствах определения уровня теплоносителя в реакторах, преимущественно в водо-водяных и кипящих реакторах.

Датчик уровня транспортного исполнения (варианты) и комплект оборудования для системы контроля параметров жидкости (варианты) // 2594380

Группа изобретений относится к датчикам уровня, предназначенным для измерения, сбора и контроля параметров перевозимой в транспортных емкостях жидкости. Технический результат состоит в улучшении условий эксплуатации (повышение ремонтопригодности) и унификации (снижении типоразмеров) оборудования, которым комплектуются технические системы контроля параметров жидкости, и для объекта «датчик уровня» достигается за счет того, что в датчике уровня, состоящем из герметичного корпуса, соединенного со съемной крышкой и имеющего по меньшей мере один кабельный ввод, и жестко закрепленной в нижней части основания корпуса измерительной части с находящимся внутри нее измерительным элементом, контроллер которого размещен во внутренней полости корпуса, корпус выполнен разборным, а сам датчик уровня состоит из трех последовательно соединенных между собой типовых модулей, форма и размеры каждой пары сопрягаемых поверхностей которых соответствуют друг другу.

Способ измерения уровня жидких сред // 2575472

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дискретного измерения уровня жидких сред, в том числе в условиях высоких рабочих температур и давлений контролируемой среды.

Способ измерения уровня жидкости и устройство с нерегулярной биспирально-конической световодной структурой для его реализации (варианты) // 2573661

Изобретения относятся к волоконно-оптической технике и могут быть использованы для измерения уровня жидкости, в том числе и криогенной. Техническим результатом предлагаемого способа и устройств является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей.

Волоконно-оптический уровнемер и способ его изготовления // 2564683

Изобретение может быть использовано для дискретного измерения уровня прозрачной для инфракрасного излучения жидкости в нескольких точках на изделиях ракетно-космической техники.

Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа // 2558715

Датчик уровня, в частности электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа, содержащий: магнитный качающийся стержень, электромагнит, который расположен с одной стороны магнитного качающегося стержня, и электронный модуль, который управляет электромагнитом при выполнении привода магнитного качающего стержня для его качания и усиливает, обрабатывает и выполняет вывод с задержкой по времени сигналов качания магнитного качающего стержня, причем эти сигналы качания снимают с помощью электромагнита, упомянутый магнитный качающийся стержень подвешен на устройстве подвески с одной стороны основного корпуса, и электромагнит, который состоит из железного сердечника и катушки, расположен внутри основного корпуса.

Способ контроля уровня наполнения ж.-д. цистерн сжиженными газами и жидкими химическими продуктами // 2556089

Изобретение относится к способу контроля уровня наполнения ж.-д. цистерн сжиженными газами и жидкими химическими продуктами.

Бортовая система контроля и измерения топлива с компенсацией по температуре топлива // 2532978

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Бортовая система управления и измерения топлива с компенсацией по температуре топлива // 2532974

Бортовая система управления топливом с компенсацией по температуре топлива // 2532966

Бортовая система измерения и контроля топлива с компенсацией по температуре топлива // 2532946

Устройство и способ (варианты) для измерения толщины шлака // 2604543

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для измерения толщины шлака на поверхности жидкого металла. Технический результат - повышение точности измерения. Устройство содержит проволоку, изготовленную из электропроводящего материала, которая может быть расплавлена под действием теплоты при температуре шлака, причем проволока имеет свободный конец, предназначенный для погружения в шлак. Устройство также содержит средство для подачи проволоки, позволяющее перемещать проволоку, так что ее свободный конец погружается вертикально в шлак в соответствии с заранее установленной траекторией. Имеется также средство измерения, позволяющее производить измерение расстояния, которое проходит свободный конец проволоки в течение временного интервала, когда проволока будет перемещена под действием средства подачи, и средство для управления средством подачи, причем средство управления содержит средство обнаружения, позволяющее обнаруживать контакт между свободным концом проволоки и поверхностью жидкого металла. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Система датчиков заполнения прицепа для перевозки зерна // 2643213

Изобретение относится к системе для удаленного отображения уровня зерна, загружаемого в прицеп для перевозки зерна или в зернохранилище. Система содержит сенсорные полосы, прикрепленные к боковой стенке воронкообразных бункеров прицепа на расстоянии друг от друга. Сигналы от указанных датчиков передаются в электронный блок на передней стенке прицепа. Электронный блок включает в себя коммутатор для считывания статуса датчиков на полосе и беспроводной передатчик для передачи данных о состоянии на удаленный приемник и микропроцессор. Микропроцессор обеспечивает визуальное отображение высоты зерна в воронкообразном бункере по мере его загрузки. После калибровки системы, в процессе которой определяют число пикселей отображаемой загрузки и измеренную массу загрузки, сохраняют калибровочный показатель, соответствующий массе на пиксель, для использования при вычислении массы и объема последующих загрузок. Задачей изобретения является создание средства отслеживания наполнения прицепа для перевозки зерна из кабины тягача для информирования фермера о необходимости перемещения прицепа относительно шнека, используемого для загрузки воронкообразных бункеров прицепа. 5 н. и 32 з.п. ф-лы, 14 ил.

Датчик уровней воды для работы в условиях обледенения // 2648016

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования уровня воды в металлических водонапорных башнях в системах сельскохозяйственного водоснабжения. Задача предлагаемого изобретения - упрощение монтажа и повышение экологической безопасности. Технический результат достигается за счет того, что в датчике уровней воды для работы в условиях обледенения, содержащем электрод, расположенный в зоне нижнего конца трубки, герметически закрытой с обоих концов эластичными мембранами, имеющими возможность смещения в вертикальном направлении, мембраны соединены между собой проходящим через полость трубки стержнем, электрически связанным с закрепленными на внешних сторонах нижней и верхней мембран соответственно электродом и первым электрическим контактом, механически связанным с первым магнитом, над первым электрическим контактом и первым магнитом расположены соответственно второй электрический контакт, являющийся выходом датчика, и второй магнит, закрепленные неподвижно относительно трубки, причем первый и второй магниты обращены друг к другу разноименными полюсами. 1 ил.