Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Перспективные приложения ядерных технологий»

Все доклады секции


Модернизация системы контроля герметичности оболочек твэлов на Ленинградской АЭС

Лебедев В.И., Черников О.Г., Кудрявцев К.Г., Майоров В.В., Винниченко Д.В., Усачев В.А., Сидоров М.Ю., Баранков А.В., Рябинкин П.А., Соколовский А.А.

ФГУП концерн «Росэнергоатом», филиал концерна «Ленинградская атомная станция»

Система контроля герметичности оболочек твэлов (СКГО) находится в эксплуатации АЭС с реакторами типа РБМК уже более 30 лет.

К недостаткам штатной СКГО в обеспечении контроля технологических параметров реактора следует отнести:

- невозможность обнаружения негерметичных тепловыделяющих сборок (НГТВС) в стадии газовой неплотности при работе реактора на мощности;

- невозможность контроля расхода воды в технологическом канале (ТК) на малом уровне мощности реактора (менее 5% Nном).

Модернизация СКГО позволяет контролировать расход воды в ТК на малом уровне мощности реактора. Для этого параллельно штатной регистрирующей системе, к выходам датчиков СКГО подключается персональный компьютер с дополнительной платой, которая представляет собой многоканальный анализатор. В различных режимах работы реактора были выполнены измерения -спектров от пароводяных коммуникаций (ПВК) ТК.

В процессе вывода реактора на минимальный контролируемый уровень мощности (МКУ) производились измерения спектров ПВК ТК яч. 64-42 и пропуска в ряду ПВК ТК (фоновый сигнал). Спектры, полученные после достижения реактором критического состояния, представлены на рис. 1.

Рисунок 1. Сглаженный спектр ПВК ТК яч. 64-42 и фона в коробе СКГО. Время экспозиции во всех измерениях составляет 10 секунд. В ТК яч. 64-42 расход G=30 м3/час.

 

В процессе вывода на МКУ реактора производились непрерывные измерения спектра ПВК ТК яч. 34-41. Целью измерений являлось определение мощности реактора, при которой устойчиво фиксируются пики, отвечающие регистрации гамма-излучения 16N.

Рисунок 2. Изменение спектра ПВК ТК яч. 34-41 при выходе на МКУ. Время экспозиции во всех измерениях составляет 100 секунд. В ТК яч. 34-41 расход G=38 м3/час.

 

Как видно из рис. 2, пики азотной активности уже отчетливо обнаруживаются с 0,5% номинальной мощности реактора - 16 МВт (т) по показаниям широкодиапазонного канала контроля (ШДК).

При достижении МКУ (64 МВт (т) по ШДК) были проведены измерения на других ПВК ТК. На рис. 3 приведены спектры ПВК ТК яч. 34-41, 65-41 и фон в коробе СКГО.

Рисунок 3. МКУ. Спектр ПВК ТК и фон в коробе СКГО.

Время экспозиции во всех измерениях составляет 100 секунд. В ТК яч. 34-41 расход G=38 м3/час; в ТК яч. 65-41 расход G=22 м3/час.

 

При работе реактора на МКУ (мощность Nт=64 МВт) был получен спектр ПВК ТК яч. 45-42. Особенностью данного измерения является то, что в яч. 45-42 не загружена ТВС, и в ТК находится только столб воды (СВ). На рис. 4 изображен спектр СВ на МКУ. Для сравнения приведены спектры ПВК ТК с ТВС на том же уровне мощности.

Рисунок 4. МКУ. Спектр ПВК ТК с ТВС и СВ. Время экспозиции во всех измерениях составляет 100 секунд.

 

Рис. 4 иллюстрирует принципиальную возможность контроля наличия расхода на МКУ (мощность Nт=64 МВт) в технологическом канале без ТВС.

Взаимодействие -квантов с энергией выше нескольких МэВ с веществом обусловлено в основном процессом образования электрон-позитронных пар. Применительно к детектору, это означает, что в амплитудном распределении, помимо пиков, отвечающих полному выделению энергии кванта в сцинтилляционном кристалле, должны наблюдаться пики «вылета». Эти пики возникают в тех случаях, когда один или оба аннигиляционных кванта вылетают из кристалла и уносят с собой часть энергии. Вероятности этих процессов определяется размером кристалла, и для штатного детектора СКГО (размер кристалла 40х40 мм) составляют величины одного порядка.

На рис. 5 изображен характерный спектр ПВК ТК с ТВС. В высокоэнергетической части спектра наблюдаются пики, которые отвечают регистрации -квантов с энергией 6,13 МэВ (основная линия излучения N16 с выходом квантов 69 % на распад) с пиками вылета 5,619 МэВ и 5,108 МэВ.  Также наблюдаются пики, которые отвечают регистрации -квантов с энергией 7,11 МэВ (выход квантов 5 % на распад) с пиками вылета 6,599 МэВ и 6,088 МэВ.

Анализ измерений показывает, что методика и измерительная схема, используемые при совершенствовании системы регистрации СКГО, дают возможность надежного контроля наличия расхода теплоносителя через ТК на МКУ (от 0,5 до 5% Nном).

Повышение спектральной чувствительности измерительных трактов СКГО и совершенствование схемы регистрации могут позволить обнаруживать НГТВС на ранних стадиях разгерметизации.

Полученные результаты измерений позволяют говорить о том, что применение дополнительного спектрометрического устройства увеличивает спектрометрическую чувствительность СКГО, повышает достоверность показаний на малых уровнях мощности  и безопасность эксплуатации ЯЭУ.