система внутриреакторного контроля и защиты активной зоны реакторов ввэр
Классы МПК: | G21C17/02 устройства или приспособления для контроля замедлителей и теплоносителей |
Автор(ы): | Калинушкин Андрей Евгеньевич (RU), Семченков Юрий Михайлович (RU), Филатов Владимир Павлович (RU), Конин Дмитрий Иванович (RU), Мусихин Александр Михайлович (RU), Ковель Александр Иванович (RU), Мильто Надежда Валерьевна (RU), Мильто Владимир Александрович (RU), Алексеев Артем Николаевич (RU), Голованов Михаил Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-07-30 публикация патента:
27.11.2011 |
Изобретение относится к системам контроля и управления и может быть использовано для контроля и защиты активной зоны реакторов типа ВВЭР. Система внутриреакторного контроля и защиты активной зоны реакторов ВВЭР включает детекторы прямой зарядки (ДПЗ) и термоэлектрические преобразователи (ТЭП), объединенные в сборки внутриреакторных детекторов (СВРД), информационно-измерительных средств (ИИС). СВР Д размещены в активной зоне таким образом, что около каждой топливной кассеты в области, не превышающей трех поперечных размеров ТВС, находится от трех до шести СВРД. Информационно-измерительные средства имеют погрешность измерения сигналов детекторов СВРД, не превышающую 0,05%. Информационно-измерительные средства выполнены с возможностью корректировки получаемых сигналов ДПЗ. Количество стоек информационно-измерительных средств соответствует количеству каналов системы защиты реактора. Детекторы прямой зарядки (ДПЗ) включают детекторы нейтронного потока, термоэлектрические преобразователи (ТЭП), детекторы температуры. Изобретение позволяет обеспечивать защиту активной зоны ядерного реактора в соответствии с нормативными документами.
Формула изобретения
Система внутриреакторного контроля и защиты активной зоны реакторов ВВЭР, включающая детекторы прямой зарядки (ДПЗ) и термоэлектрические преобразователи (ТЭП), объединенные в сборки внутриреакторных детекторов (СВРД), информационно-измерительных средств (ИИС), отличающаяся тем, что СВРД размещены в активной зоне таким образом, что около каждой топливной кассеты в области, не превышающей трех поперечных размеров ТВС, находится от трех до шести СВРД, причем информационно-измерительные средства имеют погрешность измерения сигналов детекторов СВРД, не превышающую 0,05%, информационно-измерительные средства выполнены с возможностью корректировки получаемых сигналов ДПЗ, количество стоек информационно-измерительных средств соответствует количеству каналов системы защиты реактора.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к системам контроля и управления и может быть использовано для контроля и защиты активной зоны реакторов типа ВВЭР.
Известна система контроля активной зоны ядерного реактора (патент Великобритании № 1276993, класс G21C 17/10, 1972 г.), предназначенная для контроля нейтронного потока и температуры внутри активной зоны и содержащая в своем составе подвижную сборку детекторов, электрические сигналы от которых поступают в измерительную систему, расположенную вне реактора. Сборка детекторов включает в свой состав термоэлектрический преобразователь (ТЭП), фоновый детектор и группу из нескольких детекторов типа датчиков прямой зарядки (ДПЗ).
Однако в указанном решении эксплуатационная безопасность обеспечена в недостаточной мере.
Наиболее близким к описываемому является измерительный канал системы внутриреакторного контроля (патент РФ № 2092916, класс G21C 17/02, G21C 17/032, G21C 17/08), в котором внутриреакторные датчики нейтронного потока и температуры объединены в сборки, при этом количество детекторов прямой зарядки в каждой сборке, размещенных по высоте активной зоны, не менее пяти. Сигналы внутриреакторных детекторов поступают во внереакторную информационно-измерительную систему, которая вычисляет скорость движения теплоносителя корреляционным методом и контролирует появление локального кипения теплоносителя с помощью статического анализа.
Современные требования по безопасности эксплуатации реакторов типа ВВЭР вызывают необходимость реализации системы контроля активной зоны, обеспечивающей дополнительно функцию защиты активной зоны.
Однако в указанном решении эксплуатационная безопасность обеспечена в недостаточной мере.
Техническая задача предлагаемого решения состоит в повышении безопасности эксплуатации реакторов типа ВВЭР.
При достижении поставленной технической задачи реализуются новые технические результаты, заключающиеся в обеспечении защиты активной зоны в соответствии с требованиями нормативных документов. Указанные технические результаты достигаются тем, что:
система внутриреакторного контроля и защиты активной зоны реакторов ВВЭР включает детекторы прямой зарядки (ДПЗ) и термоэлектрические преобразователи (ТЭП), объединенные в сборки внутриреакторных детекторов (СВРД), информационно-измерительных средств (ИИС), причем
СВРД размещены в активной зоне таким образом, что около каждой топливной кассеты в области, не превышающей трех поперечных размеров ТВС, находится от трех до шести СВРД, причем информационно-измерительные средства имеют погрешность измерения сигналов детекторов СВРД, не превышающую 0,05%, информационно-измерительные средства выполнены с возможностью корректировки получаемых сигналов ДПЗ,
количество стоек информационно-измерительных средств соответствует количеству каналов системы защиты реактора.
Отличительная особенность описываемого изобретения состоит в определении комплексной взаимосвязи размещения СВРД в активной зоне, необходимой погрешности измерения сигналов ДПЗ и их корректировки, а также количества каналов информационно-измерительной системы.
Расчетным путем установлено, что возмущение нейтронного потока распространяется от места этого возмущения по активной зоне следующим образом: при возмущении, принимаемом за 1, в соседней ТВС будет 0,3, во второй ТВС будет 0,1, в третьей ТВС будет 0,06.
Для контроля внутриреакторного нейтронного потока на реакторах типа ВВЭР применяются ДПЗ с чувствительным элементом из родия. При захвате нейтрона родием образуется радионуклид , который в результате -распада в период 44 с переходит в стабильный . Этот активационный компонент составляет основную часть выходного сигнала ДПЗ (более 90%). Кроме того, часть выходного сигнала ДПЗ (не более 7-8%) обусловлена электронами, образующимися на чувствительном элементе под воздействием -излучения в результате фотоэффекта и комптон-эффекта. Данный компонент сигнала ДПЗ является практически безынерционным. Суммарный выходной сигнал ДПЗ пропорционален плотности нейтронного потока в месте его расположения.
По конструкторским соображениям количество СВРД должно быть минимизировано, таким образом СВРД размещаются не в каждой ТВС. Однако для обеспечения защиты в каждой ТВС возмущение нейтронного потока должно фиксироваться с помощью ближайших СВРД.
В соответствии с отечественными нормативными документами структура защиты должна представлять собой два независимых комплекта, в каждом по три канала, то есть всего шесть независимых каналов. В зарубежной практике применяется не меньше трех независимых каналов. Таким образом, в окружении каждой ТВС должно быть минимум 3 максимум 6 независимых СВРД и, соответственно, такое же количество стоек информационно-измерительной системы, принимающих сигналы СВРД для обеспечения нормативных требований по защите.
В обоснованиях безопасности реакторов ВВЭР принимается минимальная (не более 3 с) задержка в формировании защиты активной зоны. Для выполнения этого требования сигнал ДПЗ должен корректироваться в информационно-измерительной системе по его практически безынерционной компоненте.
Исходя из формы распределения возмущения, обеспечения выполнения требований по канальности и быстродействию СВРД, погрешность информационно-измерительной системы не должна превышать 0,05%.
Класс G21C17/02 устройства или приспособления для контроля замедлителей и теплоносителей