способ контроля герметичности оболочек твэлов при переводе на сухое хранение
Классы МПК: | G21C17/07 испытание на герметичность G01M3/04 путем обнаружения жидких или газообразных веществ в месте утечки |
Автор(ы): | Макарчук Т.Ф.(RU), Козлов Ю.В.(RU), Кривошеин Георгий Севостьянович (LT), Кузнецов Владимир Николаевич (LT) |
Патентообладатель(и): | Межотраслевой координационный научно-технический центр "НУКЛИД" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-08-31 публикация патента:
27.03.2000 |
Использование: атомная энергетика, в системах контроля герметичности оболочек твэлов после длительного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в воде для исключения нахождения в контейнере негерметичного топлива. Сущность изобретения: в контейнер, предварительно заполненный химобессоленной водой, загружают чехол с размещенными в нем пучками твэлов, проводят слив воды из бассейна перегрузки и дренирование контейнера. В процессе дренирования отбирают пробы воды в несколько этапов. Первую пробу воды отбирают в начале слива воды. После чего контейнер выдерживают в течение суток. Далее пробы отбирают во время дальнейшего опорожнения контейнера после настоя в течение суток. В пробах воды определяют приращение удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137, которое не должно превышать установленного критерия 2,2 10-7 Ки/л. После полного опорожнения осуществляют выдержку контейнера и затем проводят вакуумирование контейнера, направляя откачиваемый воздух в систему, состоящую из воздухоохладителя, аэродинамического фильтра и газового датчика -активности благородных газов Kr-85, Хе-133. Если величина приращения удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в воде в последней пробе не превышает установленного значения и отсутствуют радиоактивные благородные газы в откачиваемом воздухе, то признают оболочки герметичными.
Формула изобретения
Способ контроля герметичности оболочек твэлов при переводе их на сухое хранение, включающий помещение твэлов в контейнер с водой и определение активности радионуклидов в воде, отличающийся тем, что проводят постепенное опорожнение контейнера с помещенными в него твэлами, далее выдержку не менее суток и дальнейшее полное опорожнение, при этом в процессе опорожнения отбирают пробы воды из контейнера в несколько этапов: во время частичного опорожнения и после выдержки контейнера в пробах воды определяют приращение удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137, затем проводят вакуумирование контейнера, определяя в откачиваемом воздухе наличие радиоактивных благородных газов Kr - 85, Xe - 133, при этом если величина приращения удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в воде контейнера не превышает установленного критерия 2,2 10-7и отсутствуют радиоактивные благородные газы в откачиваемом воздухе, то признают оболочки герметичными, если величина суммарной удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в воде в последней пробе превышает установленный критерий и/или зафиксировано наличие радиоактивных благородных газов в откачиваемом воздухе, то признают оболочки негерметичными.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к системам контроля герметичности оболочек твэлов после длительного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в воде в целях предотвращения загрязнения технологических сред или транспортного оборудования продуктами деления и топливной композицией, выходящих из разгерметизировавшихся твэлов. Наиболее распространенным является способ, основанный на детектировании цезия-134 и цезия-137 (реперные продукты деления), выходящих из твэлов через неплотные оболочки в изолированный объем воды при саморазогреве топлива - "водный" метод [1]. При этом тепловыделяющие сборки ТВС транспортируются из реактора в специальные контейнеры, расположенные в бассейне выдержки и заполненные деминерализованной водой, где топливо разогревается за счет остаточного энерговыделения или с помощью нагревателей. После этого производят отбор пробы воды и измеряют активность присутствующих в пробе воды реперных продуктов деления. Известен также "сухой" метод, при котором измеряют активность ксенона и криптона в пробах воздуха, отбираемых из пенала, в который помещают ТВС [2]. Данный метод обладает большей чувствительностью, чем "водный". Однако при осуществлении контроля в обоих случаях требуется разогрев ТВС. К недостаткам данного способа относится его недостаточная достоверность и необходимость разогрева ТВС до необходимой температуры в случае определения герметичности оболочек позднее 7 месяцев после остановки реактора. В настоящее время нашел достаточно широкое применение "водно-газовый" способ контроля герметичности оболочек ТВС, при котором сначала определяют радиоактивность пробы воды из пенала, в который помещена ТВС, а затем вода из пенала поступает в дегазатор, где она дегазируется методом распыления в воздушной среде, после чего измеряют радиоактивность газовой среды, выделяющейся из воды пенала [2]. Вышеперечисленные методы являются достаточно эффективными при определении герметичности оболочек твэлов в случае их хранения в течение 6-7 месяцев после остановки реактора. Задачей изобретения является разработка надежного, достоверного способа контроля герметичности твэлов после длительного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в воде при его переводе на сухое хранение с целью исключения возможности нахождения в контейнере негерметичного топлива. Отсутствие выхода в контейнер продуктов деления радиоизотопов обеспечит последующее безопасное хранение ОЯТ в контейнере даже в случае его разгерметизации и соответственно обеспечит нормальную радиационную обстановку в хранилище и на границе санитарно-защитной зоны объекта. Способ в соответствии с изобретением заключается в том, что в бассейне перегрузки в контейнер, предварительно заполненный химобессоленной водой, загружают чехол с размещенными в нем пучками твэлов. Далее проводят слив воды из бассейна перегрузки и дренирование контейнера. В процессе дренирования отбирают пробы воды в несколько этапов. Первую пробу воды отбирают в начале слива воды. После чего контейнер выдерживают в течение суток. Далее пробы отбирают во время дальнейшего опорожнения контейнера после настоя в течение суток. В пробах воды определяют приращение удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137, которое не должно превышать установленного критерия 2,210-7 Ки/л. После полного опорожнения осуществляют выдержку контейнера и затем проводят вакуумирование контейнера, направляя откачиваемый воздух в систему, состоящую из воздухоохладителя, аэродинамического фильтра и газового датчика -активности благородных газов Kr-85, Xe-133. Если величина приращения удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в воде в последней пробе не превышает установленного значения и отсутствуют радиоактивные благородные газы в откачиваемом воздухе, то признают оболочки герметичными. Если величина приращения суммарной удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в воде превышает установленную величину и/или зафиксировано наличие радиоактивных благородных газов в откачиваемом воздухе, то признают оболочки негерметичными. Радиоактивные благородные газы являются продуктами деления урана, инертными по своей химической природе, и присутствие их в контейнере однозначно свидетельствует о выходе их из твэлов, т. е. о наличии дефектов в оболочке твэлов. Использование Kr-85 и Xe-133 связано с тем, что эти радиоизотопы имеют больший период полураспада, чем обычно используемые в практике проведения контроля герметичности оболочек твэлов на работающем реакторе или непосредственно после выгрузки твэлов из реактора, радиоизотопов J-131-135. Изотопы Cs, являющиеся также продуктами деления, активно выходят из-под негерметичных оболочек твэлов, и значение активности воды в контейнере в случае негерметичности оболочек будет значительно выше, чем активность других радионуклидов в воде. Необходимость выдержки контейнера после полного опорожнения обусловлена необходимостью " настоя" контейнера с ОЯТ, что будет способствовать в случае негерметичности оболочек выходу продуктов деления в полость контейнера. Установленный критерий герметичности оболочек твэлов, равный 2,2 10-7 Ки/л, получен экспериментальным путем определения минимального приращения активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 за счет наличия негерметичных оболочек твэлов. Новизна способа заключается в сочетании новых приемов и операций по определению герметичности оболочек твэлов. Разработанный способ позволит с полной надежностью установить дефектность оболочек твэлов, подлежащих сухому хранению. ПРИМЕР. Послереакторный цикл обращения ОЯТ РБМК 1500 включал хранение тепловыделяющих сборок в водозаполненном бассейне в течение 5-10 лет. Определение герметичности оболочек твэлов производят в следующей последовательности. В бассейне перегрузки под водой чехол, содержащий пучки твэлов, загружают в контейнер, предварительно заполненный химобессоленной водой. Производят измерение удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в серии фоновых проб в воде контейнера. Производят измерение удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в серии проб в процессе дренирования 200 л воды из полости контейнера перед суточным "настоем". Производят измерение удельной активности радионуклидов Cs-134 и Cs-137 в серии проб после "настоя" в течение суток. Результат эксперимента показал, что приращение суммы удельной активности радионуклидов фоновой пробы и пробы, отобранной в процессе дренирования, составило 1,710-7 Ки/л, что не превышает установленного критерия. Приращение суммы удельной активности радионуклидов в пробах воды до "настоя" и в пробах воды, отобранной после суточного настоя, составило 1,810-7 Ки/л, что не превышает установленного критерия. Таким образом, на данном этапе наличия в контейнере не обнаружено негерметичных оболочек с твэлами. Измерение активности Kr-85 в воздухе контейнера заключалось в измерении фона в помещении и проведении измерений в воздухе контейнера в процессе вакуумной сушки. Значение величины фона составило 11,7+0,8 Бк/л и находится в пределе измерений прибора радиометра объемной активности РГБ-07. Измерение фона по окончании вакуумной сушки составило величину 13,8 Бк/л, что незначительно отличается от измерений, произведенных перед началом вакуумной сушки. Таким образом, можно сделать вывод об отсутствии негерметичных оболочек. Литература1.Green T., Laurent M.,Examining fuel for detects "Nuclear Plant Safety, 1984, N 5, p. 16-18. 2. Седов В.К. и др. Опыт комплектации и транспортирования отработавших тепловыделяющих сборок с Нововоронежской АЭС. Доклад на совещании специалистов стран - членов СЭВ, Ленинград, сентябрь 1978 г.
Класс G21C17/07 испытание на герметичность
Класс G01M3/04 путем обнаружения жидких или газообразных веществ в месте утечки