ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к способам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора и направлено на повышение безопасности эксплуатации ядерных реакторов.
При нормальных условиях работы активной зоны ядерного реактора твэлы работают в напряженных температурных и гидродинамических условиях, что может вызвать образование дефектов в оболочке твэла. Через эти дефекты продукты деления (инертные радиоактивные газы (изотопы Хе и Kr), изотопы Cs, изотопы I и другие радионуклиды) поступают в первый контур теплоносителя реактора и далее через возможные негерметичности контура с газовоздушными выбросами поступают в атмосферу. Контроль за изменением концентрации продуктов деления в теплоносителе или в газовоздушных выбросах реакторной установки является эффективным идентификатором наличия негерметичных твэлов во время работы реактора.
Известно определение негерметичности (повреждения) оболочек твэлов по заявке Японии № 62-43154, МПК G21C 17/06, опубл. 11.09.1987.
В соответствии с упомянутым изобретением повреждение оболочки твэла определяют, измеряя уровень радиоактивности криптона-85 в выходящем из ядерного реактора газе после его выдержки и снижения активности продуктов деления.
Известен способ (авторское свидетельство СССР № 1101044, МПК G21C 17/04, 17/06, опубл. 10.11.2001, бюл. № 31) контроля герметичности оболочек твэлов ядерного реактора. В соответствии со способом контроль герметичности оболочек твэлов осуществляют путем одновременной регистрации детектором гамма-излучения газообразных продуктов деления - слабоактивных и сильноактивных радионуклидов криптона и ксенона, содержащихся в газовоздушных выбросах турбины АЭС. Исследуемый газ подается в устройство для контроля герметичности непрерывно. Определение активности радионуклидов производится гамма-спектрометром на базе ЭВМ, информация выводится периодически на телетайп.
Повышение информативности контроля достигается за счет измерения концентрации слабоактивных нуклидов в анализируемом газе после прокачивания газа через разделительную емкость (адсорбер с активированным углем), в которой прокачиваемая газовая смесь выдерживается для отделения короткоживущих сильноактивных нуклидов от долгоживущих слабоактивных нуклидов.
В этом способе, так же как и в предыдущем, контроль герметичности оболочек твэлов ядерного реактора осуществляют путем детектирования только газообразных продуктов деления (радионуклидов Хе и Kr), и не учитывается вклад других продуктов деления, например радионуклидов Cs и I.
Способ контроля герметичности оболочек твэлов ядерного реактора, изложенный в авторском свидетельстве СССР № 1101044, МПК G21C 17/04, 17/06, опубл. 10.11.2001, бюл. № 31, в котором контроль герметичности оболочек твэлов осуществляют путем регистрации детектором гамма-излучения радионуклидов криптона и ксенона, содержащихся в газовоздушных выбросах реактора, выбран в качестве прототипа.
Задачей изобретения является расширение арсенала способов контроля герметичности оболочек твэлов ядерных реакторов.
Поставленную задачу решают тем, что в способе контроля герметичности оболочек твэлов ядерного реактора путем регистрации гамма-излучения радионуклидов криптона и ксенона в режиме непрерывного протока пробы газоаэрозольных выбросов реактора через измерительную камеру детектора пробу предварительно пропускают через адсорбер цезия и йода, в котором непрерывно регистрируют радионуклиды цезия и йода.
Изобретение поясняется чертежом. На чертеже изображены: стрелками показано направление движения пробы газоаэрозольной смеси, отбираемой непрерывно из газовоздушных выбросов реактора; 1, 5 - свинцовая защита спектрометров; 2, 7 - детекторы спектрометров; 3 - адсорбер цезия и йода; 4, 8 - сосуды Дьюара спектрометров; 6 - измерительная камера детектора ксенона и криптона.
Способ осуществляют следующим образом.
Организуют непрерывный с постоянным расходом отбор газоаэрозольной смеси из газовоздушных выбросов реактора (проба).
Сначала пробу направляют в адсорбер цезия и йода. Адсорбер представляет собой сложный фильтр, состоящий из аэрозольного фильтра и сорбционно-фильтрующей йодной ленты, сложенных вместе. В адсорбере происходит выделение аэрозолей (в том числе цезия) и йода из пробы и их концентрирование. Адсорбер установлен на детектор гамма-излучения (т.е. максимально приближен к чувствительной области детектора). При помощи гамма-спектрометра измеряют гамма-излучение радионуклидов цезия и йода в установленном энергетическом диапазоне. Расчет объемной активности радионуклидов, находящихся в адсорбере (т.е. на сложном фильтре), проводят с помощью ЭВМ, используя градуировочную характеристику спектрометра.
Очищенную от аэрозолей и йода газовую смесь (пробу) направляют на регистрацию гамма-излучения радионуклидов ксенона и криптона, для чего ее пропускают через измерительную камеру детектора (проточную емкость охватывающей геометрии, устанавливаемую непосредственно на детектор, которая окружает детектор почти со всех сторон - см. чертеж, эффективность детектора при этом максимальна). При помощи гамма-спектрометра измеряют гамма-излучение радионуклидов ксенона и криптона в установленном энергетическом диапазоне. Расчет объемной активности радионуклидов, находящихся в проточной емкости охватывающей геометрии, проводят с помощью ЭВМ, используя градуировочную характеристику спектрометра.
Заявляемый способ позволяет в каждый момент времени производить измерение текущей объемной активности радионуклидов ксенона, криптона, цезия и йода в отбираемой из газовоздушных выбросов газоаэрозольной смеси, что позволяет судить о технологических процессах, происходящих на реакторной установке, и своевременно предотвращать развитие аварийных ситуаций.
