RU2380773C1 - Method of evaluation of remaining life of telescopic connections of channels of fuel cells of nuclear channel reactors - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering. ^ SUBSTANCE: method of evaluation of remaining life of telescopic connections of channels of fuel cells of nuclear channel reactor consists in measuring value of residual overlapping of each telescopic connection and in comparing it with maximum allowed value; also robot camera is used as measuring device; said robot camera is connected to optic signal converting block designed to travel along circular screen of side deflector of active reactor zone. The robot camera is successively positioned on external surface of channels in an upper zone of telescopic connections during location between rows of channels. Further, an image of an observed zone is transferred to a scaling monitor and distance between the end of the lower channel and beginning of a cone junction of the upper channel is measured. Values of remaining telescopic overlaps of each telescopic connection of channels and evaluation of their remaining life are assessed by a determinate dependence. ^ EFFECT: reduced labour intensiveness and complexity; facilitation of mass inspection of telescopic connections of channels of fuel cells without extraction of heat emanating assembly and process channels out of reactor. ^ 2 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к технике эксплуатации ядерных канальных реакторов, касается, в частности, способов оценки остаточного ресурса телескопических соединений трактов топливных ячеек и может быть использовано для контроля за состоянием телескопических соединений трактов топливных ячеек в период проведения ремонта.The proposed technical solution relates to techniques for operating nuclear channel reactors, in particular, it relates to methods for estimating the residual life of telescopic joints of fuel cell paths and can be used to monitor the state of telescopic joints of fuel cell paths during the repair period.

В процессе эксплуатации ядерного уран-графитового реактора в результате радиационно-термических воздействий происходит объемная радиационная усадка графита, которая приводит к значительному сокращению геометрических размеров графитовых блоков и графитовых колонн, в частности, высота графитовых колонн может уменьшиться на 250-270 мм за 45 лет эксплуатации. По результатам контроля, проведенного на энергоблоке №1 Ленинградской АЭС, установлено максимальное уменьшение высоты колонн графитовой кладки реактора на 228 мм за 28 лет эксплуатации. В ядерных уран-графитовых реакторах предусмотрен конструктивный телескопический узел, выполняющий функцию центрирующего элемента ячейки реактора и компенсатора перемещений сборок реактора, связанных с изменением температуры и радиационной усадкой графита. Конструктивно узел выполнен в виде телескопического соединения трактов (ТСТ): верхний тракт жестко связан с нижней плитой, а нижний тракт - с графитовой колонной ячейки реактора. Проектный рабочий ход ТСТ составляет 225 мм. Указанный параметр является одним из основных критериев, определяющих длительность эксплуатации реактора. Радиационная усадка графитовой колонны на величину, соответствующую рабочему ходу ТСТ и более, недопустима.During operation of a nuclear uranium-graphite reactor as a result of radiation-thermal effects, volumetric radiation shrinkage of graphite occurs, which leads to a significant reduction in the geometric dimensions of graphite blocks and graphite columns, in particular, the height of graphite columns may decrease by 250-270 mm over 45 years of operation . According to the results of the control carried out at power unit No. 1 of the Leningrad NPP, the maximum decrease in the height of the columns of the graphite masonry of the reactor was found to be 228 mm over 28 years of operation. In nuclear uranium-graphite reactors, a structural telescopic assembly is provided that acts as the centering element of the reactor cell and compensates for the displacements of the reactor assemblies associated with temperature changes and radiation shrinkage of graphite. Structurally, the assembly is made in the form of a telescopic path connection (TST): the upper path is rigidly connected to the bottom plate, and the lower path to the graphite column of the reactor cell. TST design stroke is 225 mm. The specified parameter is one of the main criteria that determine the duration of operation of the reactor. Radiation shrinkage of a graphite column by an amount corresponding to the working stroke of the TST or more is unacceptable.

С целью обеспечения безопасной работы ядерного реактора, требуется постоянно контролировать состояние ТСТ. В настоящее время известно два способа измерения и оценки остаточной величины ТСТ.In order to ensure the safe operation of a nuclear reactor, it is necessary to constantly monitor the status of the TSC. Currently, there are two known methods for measuring and evaluating the residual value of TST.

Первый из них заключается в измерении остаточной величины ТСТ со стороны внутренней поверхности трактов при извлеченной тепловыделяющей сборки (ТВС) через стенку технологического канала с помощью вихретокового преобразователя. (Федеральное агентство по атомной энергии, Общество с ограниченной ответственностью «Пролог» «Методика выполнения измерений геометрических параметров ТК и КСУЗ реакторов РБМК-1000» ШФВИ. ИСТК-5.000.00 МИ, г.Обнинск, 2006 г.). Недостатком способа является то, что для проведения контроля требуется извлечение ТВС с ее последующей загрузкой в ячейку.The first of them consists in measuring the residual value of the TSC from the side of the inner surface of the tracts with the extracted fuel assembly (FA) through the wall of the technological channel using an eddy current transducer. (Federal Agency for Atomic Energy, Prolog Limited Liability Company “Methodology for Measuring the Geometrical Parameters of ТК and КСУЗ of RBMK-1000 Reactors” ШФВИ. ISTK-5.000.00 MI, Obninsk, 2006). The disadvantage of this method is that the control requires the removal of fuel assemblies with its subsequent loading into the cell.

Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является способ измерения остаточной величины ТСТ со стороны внутренней поверхности трактов при извлеченном технологическом канале (ТК) с помощью специальной видео-измерительной системы. (Федеральное агентство по атомной энергии, Общество с ограниченной ответственностью «Инженерно-сервисный центр диагностики оборудования АЭС НИКИЭТ» ООО ИЦД НИКИЭТ « Методика внутриреакторного контроля наличия и измерения величины телескопического соединения верхнего тракта топливных ячеек и ячеек СУЗ реакторов РБМК-1000 Ленинградской АЭС при использовании системы контроля СКК-1», 840.38 М, Москва, 2005 г.). Оценку остаточного ресурса телескопических соединений трактов топливных ячеек ядерного канального реактора определяют путем сравнения измеренных значений величин остаточного перекрытия каждого телескопического соединения с предельно допустимой величиной.The closest analogue of the claimed invention is a method of measuring the residual value of the TSC from the side of the inner surface of the paths with the extracted technological channel (TC) using a special video measuring system. (Federal Agency for Atomic Energy, Limited Liability Company “Engineering and Service Center for Diagnostics of Equipment of NPP NIKIET” IIC NIKIET LLC “Methodology for in-line monitoring of the presence and measurement of the telescopic connection of the upper tract of fuel cells and cells of the control system of RBMK-1000 reactors of the Leningrad NPP using the system control SKK-1 ”, 840.38 M, Moscow, 2005). An estimate of the residual life of telescopic joints in the paths of the fuel cells of a nuclear channel reactor is determined by comparing the measured values of the residual overlap of each telescopic joint with the maximum permissible value.

Недостатком способа является сложность и трудоемкость проведения работ, т.к. для проведения контроля требуется извлечение ТВС и ТК с последующим восстановлением ТК и загрузкой ТВС.The disadvantage of this method is the complexity and complexity of the work, because control requires the removal of fuel assemblies and fuel assemblies with subsequent restoration of the fuel assemblies and the loading of fuel assemblies.

Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении трудоемкости, сложности и в обеспечении массового контроля телескопических соединений трактов топливных ячеек без извлечения ТВС и технологических каналов из реактора.The problem solved by the invention is to reduce the complexity, complexity and to ensure mass control of telescopic connections of the paths of the fuel cells without removing the fuel assemblies and technological channels from the reactor.

Сущность данного технического решения заключается в том, что в способе оценки остаточного ресурса телескопических соединений трактов топливных ячеек ядерного канального реактора путем измерения величины остаточного перекрытия каждого телескопического соединения и сравнения с предельно допустимой величиной предложено в качестве измерительного средства использовать видеоробот, соединенный с блоком преобразователем оптического сигнала, имеющим возможность перемещаться по кольцевому экрану бокового отражателя активной зоны реактора, при этом видеоробот в период нахождения между рядами трактов последовательно позиционируют на наружной поверхности трактов в верхней зоне телескопических соединений, затем изображение зоны наблюдения переносят на масштабирующий экран монитора и производят измерение на экране расстояния от торца нижнего тракта до начала конусного перехода верхнего тракта, а величины остаточных телескопических перекрытий каждого телескопического соединения трактов и оценку их ресурса определяют по зависимости:The essence of this technical solution lies in the fact that in the method for estimating the residual life of telescopic connections of the fuel paths of the nuclear channel reactor’s fuel by measuring the residual overlap of each telescopic connection and comparing with the maximum permissible value, it is proposed to use a video robot connected to the optical signal converter unit as a measuring tool having the ability to move around the annular screen of the side reflector of the active zone pa, while the video robot while it is between the rows of paths is sequentially positioned on the outer surface of the paths in the upper zone of telescopic connections, then the image of the observation zone is transferred to the scaling monitor screen and the distance from the end of the lower path to the beginning of the conical transition of the upper path is measured on the screen, and the values of the residual telescopic overlap of each telescopic connection of the tracts and the assessment of their resource is determined by the dependence:

где Aп = 225 мм - проектное значение величины перекрытия телескопического соединения трактов;where Ap = 225 mm is the design value of the overlap of the telescopic connection of the tracts;

А - остаточная величина перекрытия телескопического соединения трактов (мм);And - the residual value of the overlap of the telescopic connection paths (mm);

Вп = 320 мм - проектное значение расстояния от торца нижнего тракта до начала конусного перехода трубы верхнего тракта;Bp = 320 mm — design value of the distance from the end of the lower duct to the beginning of the conical transition of the upper duct pipe;

В - измеренное расстояние от торца нижнего тракта до начала конусного перехода трубы верхнего тракта (мм);B is the measured distance from the end of the lower tract to the beginning of the conical transition of the pipe of the upper path (mm);

τ - остаточный ресурс телескопического соединения трактов (годы);τ is the residual life of the telescopic connection of the tracts (years);

7 - максимальная годовая величина уменьшения телескопического соединения трактов (мм).7 - the maximum annual value of the reduction of the telescopic connection of paths (mm).

Оценка ресурса телескопических соединений трактов топливных ячеек по данному способу осуществляется без выгрузки топлива из ТК. Контроль всех ячеек реактора осуществляется в границах установленного временем на ремонт энергоблока, тем самым сокращается суммарное время простоя реактора, порядка трех месяцев за один капитальный плановый ремонт (в сравнении с существующим методом проведения контроля), и исключается вероятность расцепления ТСТ. Исключение выгрузки и последующей загрузки ТВС, снижает трудозатраты, исключает возможные случаи повреждения ТВС, экономят ресурс РЗМ.Assessment of the resource of telescopic joints of the fuel cell paths by this method is carried out without unloading fuel from the fuel cell. All reactor cells are monitored within the time limits set for repair of the power unit, thereby reducing the total reactor downtime by about three months for one major scheduled repair (in comparison with the existing control method), and eliminating the likelihood of tripping TST. The exception of unloading and subsequent loading of fuel assemblies reduces labor costs, eliminates possible cases of damage to fuel assemblies, and saves REM resources.

Заявленный способ проиллюстрирован графическим материалом, на фиг.1, 2, где на фиг.1 представлена общая схема комплекта для измерения, а на фиг.2 дан фрагмент места проведения измерений на ТСТ. The claimed method is illustrated in graphical material, in figures 1, 2, where figure 1 shows the General scheme of the kit for measurement, and figure 2 shows a fragment of the location of the measurements on the TST.

Комплект (фиг.1) состоит из транспортной тележки 1 с размещенными на ней дистанционно управляемыми видеороботом 2 и мощным осветителем 3. Видеоробот 2 и осветитель 3 кабелем 4, пропущенным через устройство подачи кабеля 5, подсоединены к блоку преобразования оптического сигнала 6, который соединен с измерительным дисплеем 7.The set (Fig. 1) consists of a transport trolley 1 with a remotely controlled video robot 2 and a powerful illuminator 3 placed on it. A video robot 2 and a illuminator 3 with a cable 4 passed through a cable feed device 5 are connected to an optical signal conversion unit 6, which is connected to measuring display 7.

Эти блоки расположены в центральном зале. Видеоробот 2 устанавливается посредством зацепного устройства 8 крана на загрузочную платформу 9 через трубу парогазовой системы 10 кольцевого экран отражателя 11. На фиг.1 контролируемое ТСТ обозначено цифрой 12, а контролируемый размер ТСТ - 13. Объект измерения показан на фиг.2, где 13 - контролируемый размер ТСТ, 14 - нижний тракт, 15 - верхний тракт телескопического соединения трактов, 16 - торец нижнего тракта ТСТ.These blocks are located in the central hall. The video robot 2 is installed by means of the hooking device 8 of the crane onto the loading platform 9 through the pipe of the gas-vapor system 10 of the annular screen of the reflector 11. In Fig. 1, the controlled TSC is indicated by the number 12, and the controlled size of the TSC is 13. The measurement object is shown in Fig. 2, where 13 is the controlled size of the TST, 14 - the lower path, 15 - the upper path of the telescopic connection of the paths, 16 - the end of the lower TST path.

Способ осуществляется следующим образом: видеоробот 2 фиг.1, управляемый по кабелю 4 и радиоканалу, позиционируют, в период нахождения между рядами трактов, последовательно на наружной поверхности трактов в верхней зоне контролируемого телескопического соединения 12 и контролируют размер 13. Проводится процедура видеоизмерительного контроля остаточного перекрытия ТСТ последовательно для каждого тракта двух соседних рядов трактов с регистрацией координат ячеек путем измерения расстояния от торца нижнего тракта 16 до начала конусного перехода верхнего тракта 17. Проводится перемещение системы на два шага (через две ячейки) и повторяется процедура измерения следующих двух соседних рядов трактов.The method is as follows: the video robot 2 of Fig. 1, controlled by cable 4 and the radio channel, is positioned, while between rows of paths, sequentially on the outer surface of the paths in the upper zone of the controlled telescopic connection 12 and size 13 is monitored. A video measurement control of the residual overlap is carried out TST sequentially for each path of two adjacent rows of paths with registration of cell coordinates by measuring the distance from the end of the lower path 16 to the beginning of the cone the path of the upper path 17. The system is moved in two steps (through two cells) and the measurement procedure of the next two adjacent rows of paths is repeated.

Затем путем подстановки измеренных данных определяют величины остаточных телескопических перекрытий трактов и проводят оценку их ресурса по зависимости:Then, by substituting the measured data, the values of the residual telescopic overlaps of the paths are determined and their resource is evaluated according to the dependence:

где Ап = 225 мм - проектное значение величины перекрытия телескопического соединения трактов;where Ap = 225 mm is the design value of the overlap of the telescopic connection of the tracts;

А - остаточная величина перекрытия телескопического соединения трактов (мм);And - the residual value of the overlap of the telescopic connection paths (mm);

Вп = 320 мм - проектное значение расстояния от торца нижнего тракта до начала конусного перехода верхнего тракта;VP = 320 mm - design value of the distance from the end of the lower tract to the beginning of the conical transition of the upper path;

В - измеренное расстояние от торца нижнего тракта до начала конусного перехода верхнего тракта (мм);B is the measured distance from the end of the lower tract to the beginning of the conical transition of the upper path (mm);

τ - остаточный ресурс телескопического соединения трактов (годы);τ is the residual life of the telescopic connection of the tracts (years);

7 - максимальная годовая величина уменьшения телескопического соединения трактов (мм).7 - the maximum annual value of the reduction of the telescopic connection of paths (mm).

Claims (1)

Способ оценки остаточного ресурса телескопических соединений трактов топливных ячеек ядерного канального реактора путем измерения величины остаточного перекрытия каждого телескопического соединения и сравнения с предельно допустимой величиной, отличающийся тем, что в качестве измерительного средства используют видеоробот, соединенный с блоком преобразователем оптического сигнала, имеющий возможность перемещаться по кольцевому экрану бокового отражателя активной зоны реактора, и при этом видеоробот в период нахождения между рядами трактов последовательно позиционируют на наружной поверхности трактов в верхней зоне телескопических соединений, затем изображение зоны наблюдения переносят на масштабирующий экран монитора и производят измерение на экране расстояния от торца нижнего тракта до начала конусного перехода верхнего тракта, а величины остаточных телескопических перекрытий каждого телескопического соединения трактов и оценку их ресурса определяют по зависимости

где Ап = 225 мм - проектное значение величины перекрытия телескопического соединения трактов;
А - остаточная величина перекрытия телескопического соединения трактов (мм);
Вп = 320 мм - проектное значение расстояния от торца нижнего тракта до начала конусного перехода верхнего тракта;
В - измеренное расстояние от торца нижнего тракта до начала конусного перехода верхнего тракта (мм);
τ - остаточный ресурс телескопического соединения трактов (годы);
7 - максимальная годовая величина уменьшения телескопического соединения трактов (мм). A method for estimating the residual life of telescopic joints in the paths of the fuel cells of a nuclear channel reactor by measuring the residual overlap of each telescopic joint and comparing it with the maximum permissible value, characterized in that a video robot is used as a measuring tool, connected to the block by an optical signal transducer, which can move along an annular the side reflector screen of the reactor core, and at the same time the video robot while between paths are sequentially positioned on the outer surface of the paths in the upper zone of the telescopic joints, then the image of the observation zone is transferred to the scaling monitor screen and the distance from the end of the lower path to the beginning of the conical transition of the upper path is measured on the screen, and the values of the residual telescopic overlap of each telescopic path connection and assessment of their resource is determined by the dependence

where Ap = 225 mm is the design value of the overlap of the telescopic connection of the tracts;
A is the residual overlap of the telescopic connection of the tracts (mm);
VP = 320 mm - design value of the distance from the end of the lower tract to the beginning of the conical transition of the upper path;
B is the measured distance from the end of the lower tract to the beginning of the conical transition of the upper path (mm);
τ is the residual life of the telescopic connection of the tracts (years);
7 - maximum annual value of reduction of telescopic connection of paths (mm).

Images