×
10.06.2015
216.013.5346

СПОСОБ ПРОВЕРКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Заявленное изобретение относится к способу проверки тепловыделяющих элементов. Способ включает определение давления гелия под оболочкой (9) тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент (1) на позиции измерения в течение всего времени контроля, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области (4) компенсационного объема, регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева (10) и на удаленном от места нагрева участке (12) оболочки в течение всего времени контроля. Далее по ней оценивают давление гелия и состояние тепловыделяющею элемента. Перед локальным нагревом по всему периметру части оболочки в области компенсационного объема обеспечивают исключение теплопередачи. Удаленный участок выбирают на другой стороне области компенсационного объема, далее тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды. Затем создают температуру окружающей среды ниже 0°C, перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с новой температурой окружающей среды, повторяют цикл нагрев-измерения с исключением теплопередачи по телу оболочки от места нагрева к удаленному участку. Техническим результатом является возможность проверки ТВЭЛа с одной стороны оболочки. 1 ил.
Основные результаты: Способ проверки тепловыделяющих элементов, включающий определение давления гелия под оболочкой тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент на позиции измерения в течение всего времени контроля, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области компенсационного объема, регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева и на удаленном от места нагрева участке оболочки в течение всего времени контроля, по ней судят о давлении гелия и состоянии тепловыделяющего элемента, отличающийся тем, что перед локальным нагревом по всему периметру части оболочки в области компенсационного объема обеспечивают исключение теплопередачи непосредственно по телу оболочки вдоль ее длины в другую сторону от участка нагрева, при этом удаленный участок выбирают на другой стороне области компенсационного объема, далее тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды, а после завершения контроля создают температуру окружающей среды ниже 0°С, перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с новой температурой окружающей среды, повторяют цикл нагрев-измерения с исключением теплопередачи по телу оболочки от места нагрева к удаленному участку и сравнивают полученные временные зависимости температур поверхности места нагрева и удаленного участка при разных температурах окружающей среды с калибровочными зависимостями для разных давлений гелия и разными уровнями содержания воздуха в нем.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники, к которой относится изобретение

Заявляемое изобретение относится к атомной энергетике, в частности к проверке тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), и может быть использовано, например, при их изготовлении.

В процессе изготовления ТВЭЛа его оболочку, снаряженную таблетками диоксида урана и заполненную гелием под давлением, выполняющим роль охлаждающей среды, устанавливают заглушку и герметизируют контактной стыковой сваркой.

Одним из показателей надежности ТВЭЛа - является устойчивое давление гелия под оболочкой, которое обеспечивается благодаря его герметичности. Падение давления гелия, как правило, характеризует ТВЭЛ как не герметичный. Также критичным является наличие остатков воздуха в ТВЭЛе.

В связи с этим проверка давления гелия и наличия в нем воздуха весьма важна для обеспечения качества ТВЭЛов.

Уровень техники

Распространенным способом проверки является технологический контроль давления гелия, подаваемого в ТВЭЛ перед окончательной герметизацией. Однако возможные утечки гелия из негерметичных ТВЭЛов или сбои заполнения ТВЭЛов гелием требуют проведения контроля гелия в окончательно собранных ТВЭЛах. Кроме того, технологический контроль не обеспечивает выявления негерметичности оболочки, «загрязнения» гелия воздухом, отрицательно влияющего на эксплуатационные характеристики ТВЭЛа.

Известен разрушающий метод проверки, при котором из определенной партии отбирают ТВЭЛ и давление гелия в нем измеряют через прокол в оболочке. Недостатком выборочной проверки является его некоторая ненадежность и издержки, связанные с разрушением готового ТВЭЛа. Кроме того, как и предыдущий способ, он не обеспечивает выявления «загрязнения» гелия воздухом (оба способа см. «Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов», книга 2, под ред. Ф.Г. Решетникова. - М.: Энергоатомиздат, 1995 г., стр.286-288).

Наибольшее применение получили неразрушающие ультразвуковой и тепловой способы проверки давления гелия под оболочкой ТВЭЛа.

Известно изобретение под названием «Способ обнаружения негерметичных ТВЭЛов», заявка на выдачу патента РФ №94037398 от 29.09.1994 г., опубл. 27.10.1996 г. Способ включает ультразвуковое сканирование ТВЭЛов в испытательном объеме, заполненном водой, регистрацию ультразвуковых сигналов, отраженных от сухой и мокрой границ внутренней поверхности оболочки ТВЭЛа. Перед сканированием увеличивают давление в испытательном объеме до величины, не превышающей максимальное давление в реакторе. Кроме того, сканирование проводят до и после увеличения давления и по разности регистрируемых сигналов определяют негерметичности ТВЭЛа.

Способ позволяет при использовании повысить эффективность обнаружения дефектных ТВЭЛов, уменьшить длительность процесса проверки, но не обеспечивает выявление «загрязнения» гелия воздухом.

Наиболее близким по совокупности признаков и получаемому результату к заявляемому изобретению является способ, представленный в изобретении под названием «Способ контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов и устройство для его осуществления». На изобретение выдан патент РФ №2261498, МПК G21C 17/06, G21C 17/02, опубликовано 27.09.2005 (заявка №2003132030/06 от 31.10.2003).

Этот способ выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Способ-прототип включает технологический контроль давления гелия, подаваемого в тепловыделяющий элемент перед окончательной герметизацией, и определение тепловым методом давления гелия под оболочкой тепловыделяющего элемента после его герметизации. Для этого тепловыделяющий элемент на позиции измерения фиксируют датчиком, по сигналу которого его зажимают и удерживают в течение всего времени контроля. Далее осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области компенсационного объема, регистрируют изменение температуры участков оболочки тепловыделяющего элемента на участке нагрева и с противоположной стороны, повернув его на 180° (на удаленном участке), в начале и конце интервалов времени после нагрева и поворота (регистрируют временную зависимость температуры). При этом передача тепловой энергии через гелий внутри тепловыделяющего элемента приводит к возникновению разности температур на участках оболочки тепловыделяющего элемента, пропорциональных давлению гелия в тепловыделяющем элементе.

Способ-прототип обеспечивает повышение качества изготовления ТВЭЛов за счет своевременного выявления и изоляции ТВЭЛов с негерметичной оболочкой и надежность их эксплуатации в ядерном реакторе, но не позволяет выявить «загрязнение» гелия воздухом, отрицательно влияющее на эксплуатационные характеристики ТВЭЛов. Кроме того, он достаточно сложен в реализации из-за необходимости обеспечения доступа к противоположным поверхностям оболочки.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа проверки, упрощенного в реализации и позволяющего выявлять наличие воздуха под оболочкой тепловыделяющего элемента.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения заключается в том, что в способе проверки тепловыделяющих элементов, включающем определение давления гелия под оболочкой тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент на позиции измерения в течение всего времени проверки, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области компенсационного объема, регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева и на удаленном от места нагрева участке оболочки в течение всего времени проверки, по ней судят о давлении гелия в тепловыделяющем элементе. Согласно изобретению перед локальным нагревом по всему периметру части оболочки в области компенсационного объема обеспечивают исключение теплопередачи непосредственно по телу оболочки вдоль ее длины в другую сторону от места нагрева, при этом удаленный участок выбирают на другой стороне области компенсационного объема, далее тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды, а после завершения контроля создают температуру окружающей среды ниже 0°C, перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с новой температурой окружающей среды, повторяют цикл нагрев-измерения с исключением теплопередачи по телу оболочки от места нагрева к удаленному участку и сравнивают полученные временные зависимости температур поверхности места нагрева и удаленного участка при разных температурах окружающей среды с калибровочными зависимостями для разных давлений гелия и разными уровнями содержания воздуха в нем.

Технический результат, который обеспечивает решение поставленной задачи, заключается в следующем. Гелий, заполняющий ТВЭЛ, если он содержит воздух, становится в зависимости от его количества менее теплопроводным. Выявление снижения теплопроводности газовой среды в ТВЭЛе через регистрацию температуры в разных местах оболочки при разных условиях нагрева позволяет судить о том, что в подоболочечной среде содержится воздух. Получение возможности определять снижение теплопроводности подоболочечной охлаждающей среды измерением температуры вдоль ТВЭЛа делает возможным выполнять это с одной стороны оболочки, что упрощает реализацию способа.

Кроме того, заявляемое изобретение расширяет арсенал средств подобного назначения.

Наличие признаков «перед локальным нагревом по всему периметру части оболочки в области компенсационного объема обеспечивают исключение теплопередачи непосредствен но по телу оболочки вдоль ее длины в другую сторону от места нагрева, при этом удаленный участок выбирают на другой стороне области компенсационного объема, далее тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды, а после завершения контроля создают температуру окружающем среды ниже 0°C, перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с новой температурой окружающей среды, повторяют цикл нагрев-измерения с исключением теплопередачи по телу оболочки от места нагрева к удаленному участку и сравнивают полученные временные зависимости температур поверхности места нагрева и удаленного участка при разных температурах окружающей среды с калибровочными зависимостями для разных давлений гелия и разными уровнями содержания воздуха в нем» позволяет считать, что заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

В уровне техники не выявлено известного средства, дополненного признаками, отличающими заявляемое изобретение от прототипа, и позволяющего получить указанный технический результат. Таким образом, по мнению заявителя, изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Краткое описание чертежей

На чертеже изображена схема устройства для проверки тепловыделяющего элемента.

Осуществление изобретения

Установка для проверки ТВЭЛа 1 содержит камеру 2 с ложементом 3, предназначенным для размещения области компенсационного объема 4 ТВЭЛа 1.

Перед выполнением проверки снаружи на середину области компенсационного объема 4 устанавливают кольцевую емкость 5, заполненную жидким теплоносителем 6, например антифризом. Кольцевая емкость 5 снабжена впускным и выпускным штуцерами (на чертеже не показаны), соединенными соответственно с насосом и приемным сосудом (на чертеже не показаны).

Для выполнения проверки ТВЭЛ 1 размещают в камере 2 на ложементе 3. Выдерживают ТВЭЛ 1 в течение времени, необходимого для выравнивания его температуры с температурой окружающей среды 7 в камере 2. Включают насос, обеспечивая в кольцевой емкости 5 циркуляцию теплоносителя 6 с температурой окружающей среды 7 вокруг части 8 оболочки 9 и отвод тепла. Благодаря этому на части 8 под кольцевой емкостью 5 создают участок термостабильности, препятствующий теплопередаче непосредственно по телу оболочки 9 от места нагрева 10 (места расположения нагревателя 11, например, кольцевого индукционного) непосредственно по телу оболочки 9 вдоль ее длины на удаленный от места нагрева 10 участок 12.

Далее осуществляют локальный нагрев места 10 оболочки 9 ТВЭЛа 1 в течение заданного времени (до десятков секунд) нагревателем 11. Во время нагрева и по мере остывания ТВЭЛа одновременно измеряют при помощи прибора 13 (например, пирометра) температуру места нагрева 10 оболочки 9 и при помощи прибора 14 - температуру удаленного участка 12.

Далее температуру окружающей среды 7 снижают до отрицательной, например до минус 50°C. Как и на первом этапе контроля, ТВЭЛ 1 выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды 7, при этом жидкий теплоноситель подается в кольцевую емкость 5 с температурой окружающей среды 7, и осуществляют в течение заданного времени локальный нагрев места 10 оболочки 9 ТВЭЛа 1 нагревателем 11. Во время нагрева и по мере остывания ТВЭЛа одновременно измеряют при помощи прибора 13 (например, пирометра) температуру места нагрева 10 оболочки 9 и при помощи прибора 14 - температуру удаленного участка 12.

Сравнивают временные зависимости температур участков 10 и 12, полученные при разных температурах окружающей среды 7, с ранее полученными калибровочными зависимостями для разных давлений гелия внутри ТВЭЛа и разными уровнями содержания воздуха в нем, определяют давление гелия и воздуха в нем.

Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении следующей совокупности условий:

- способ контроля тепловыделяющих элементов, в основу которого заложено заявляемое изобретение, обеспечивает выявление наличия воздуха под оболочкой ТВЭЛа и определение давления газовой среды в ТВЭЛе;

- для заявляемого изобретения в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью технических решений, описанных в заявке и ставших известными до создания изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Способ проверки тепловыделяющих элементов, включающий определение давления гелия под оболочкой тепловыделяющего элемента после его герметизации, при котором удерживают тепловыделяющий элемент на позиции измерения в течение всего времени контроля, осуществляют локальный импульсный нагрев тепловыделяющего элемента в области компенсационного объема, регистрируют временную зависимость температуры участков оболочки в месте нагрева и на удаленном от места нагрева участке оболочки в течение всего времени контроля, по ней судят о давлении гелия и состоянии тепловыделяющего элемента, отличающийся тем, что перед локальным нагревом по всему периметру части оболочки в области компенсационного объема обеспечивают исключение теплопередачи непосредственно по телу оболочки вдоль ее длины в другую сторону от участка нагрева, при этом удаленный участок выбирают на другой стороне области компенсационного объема, далее тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с температурой окружающей среды, а после завершения контроля создают температуру окружающей среды ниже 0°С, перед локальным нагревом тепловыделяющий элемент выдерживают до выравнивания его температуры с новой температурой окружающей среды, повторяют цикл нагрев-измерения с исключением теплопередачи по телу оболочки от места нагрева к удаленному участку и сравнивают полученные временные зависимости температур поверхности места нагрева и удаленного участка при разных температурах окружающей среды с калибровочными зависимостями для разных давлений гелия и разными уровнями содержания воздуха в нем.
СПОСОБ ПРОВЕРКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 57.
20.07.2013
№216.012.56a3

Способ маркировки изделий

Изобретение относится к области маркировки изделий, преимущественно контейнеров с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами в местах их долговременного хранения. На изделии размещают носитель информации в виде покрытия места размещения маркировки, которую осуществляют после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487787
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.11.2013
№216.012.7f97

Способ селекции по дальности множественных объектов

Изобретение относится к системам определения местоположения объекта с помощью отражения оптических волн, а также селекции множественных объектов на сложном фоне. Согласно способу формируют опорное и сравниваемые изображения хотя бы тремя идентичными видеосистемами, установленными на небольшом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498336
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.8a94

Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для получения импульсов напряжения до нескольких мегавольт и может быть использовано в составе электрофизических установок, в частности в мощных импульсных ускорителях электронов прямого действия. Достигаемый технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501158
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.04.2014
№216.012.bba5

Автоматический идентификатор объектов

Изобретение относится к средствам для автоматической идентификации объектов. Техническим результатом является повышение качества изображения контролируемого участка и экономия электрической энергии. Автоматический идентификатор объектов содержит корпус с выполненным в нем выходным окном. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513765
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bc2d

Наблюдательная вышка

Изобретение относится к сооружениям специального назначения, отдельно сооружаемым убежищам, стоящим на открытом месте, а именно к смотровым бронированным кабинам, устанавливаемым на опорах для размещения постового на периметре охраняемого объекта. Технический результат: обеспечение возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513901
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c5b9

Устройство лазерной локации заданной области пространства

Изобретение может быть использовано в измерительной аппаратуре, системах предупреждения столкновения транспортных средств, навигационных устройствах и системах охранной сигнализации. Устройство содержит блок управления 3, передающую оптическую систему 7, 8 с полем излучения 13, приемную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516376
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.06.2014
№216.012.d622

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для измерения действующих линейных ускорений в системах автоматики летательных объектов. Инерционный включатель, содержит установленные на оси основное инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, и подвижный поворотный привод с пазом в боковой стенке и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520596
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.06.2014
№216.012.d7b6

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для регистрации действующих линейных ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Инерционный включатель содержит корпус, осевую направляющую, расположенное на ней инерционное тело с радиальными выступами, привод контактов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521000
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.07.2014
№216.012.df3e

Блок детектирования альфа-частиц

Изобретение относится к области ядерного приборостроения. Блок детектирования альфа-частиц содержит камеру с впускным и выпускным отверстиями для воздушного потока, на пути которого в корпусе камеры расположены друг над другом фильтр и детектор альфа-частиц, задержанных фильтром, и соединенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522936
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.df71

Ускорительная трубка

Ускорительная трубка относится к рентгеновской технике и может быть использована в импульсном рентгеновском ускорителе для получения коротких рентгеновских высокоинтенсивных вспышек для регистрации быстропротекающих процессов в оптически плотных средах. Ускорительная трубка включает изолятор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522987
Дата охранного документа: 20.07.2014
Показаны записи 1-10 из 76.
20.07.2013
№216.012.56a3

Способ маркировки изделий

Изобретение относится к области маркировки изделий, преимущественно контейнеров с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами в местах их долговременного хранения. На изделии размещают носитель информации в виде покрытия места размещения маркировки, которую осуществляют после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487787
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.11.2013
№216.012.7f97

Способ селекции по дальности множественных объектов

Изобретение относится к системам определения местоположения объекта с помощью отражения оптических волн, а также селекции множественных объектов на сложном фоне. Согласно способу формируют опорное и сравниваемые изображения хотя бы тремя идентичными видеосистемами, установленными на небольшом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498336
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.8a94

Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для получения импульсов напряжения до нескольких мегавольт и может быть использовано в составе электрофизических установок, в частности в мощных импульсных ускорителях электронов прямого действия. Достигаемый технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501158
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.04.2014
№216.012.bba5

Автоматический идентификатор объектов

Изобретение относится к средствам для автоматической идентификации объектов. Техническим результатом является повышение качества изображения контролируемого участка и экономия электрической энергии. Автоматический идентификатор объектов содержит корпус с выполненным в нем выходным окном. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513765
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bc2d

Наблюдательная вышка

Изобретение относится к сооружениям специального назначения, отдельно сооружаемым убежищам, стоящим на открытом месте, а именно к смотровым бронированным кабинам, устанавливаемым на опорах для размещения постового на периметре охраняемого объекта. Технический результат: обеспечение возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513901
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c5b9

Устройство лазерной локации заданной области пространства

Изобретение может быть использовано в измерительной аппаратуре, системах предупреждения столкновения транспортных средств, навигационных устройствах и системах охранной сигнализации. Устройство содержит блок управления 3, передающую оптическую систему 7, 8 с полем излучения 13, приемную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516376
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.06.2014
№216.012.d622

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для измерения действующих линейных ускорений в системах автоматики летательных объектов. Инерционный включатель, содержит установленные на оси основное инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, и подвижный поворотный привод с пазом в боковой стенке и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520596
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.06.2014
№216.012.d7b6

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для регистрации действующих линейных ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Инерционный включатель содержит корпус, осевую направляющую, расположенное на ней инерционное тело с радиальными выступами, привод контактов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521000
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.07.2014
№216.012.df3e

Блок детектирования альфа-частиц

Изобретение относится к области ядерного приборостроения. Блок детектирования альфа-частиц содержит камеру с впускным и выпускным отверстиями для воздушного потока, на пути которого в корпусе камеры расположены друг над другом фильтр и детектор альфа-частиц, задержанных фильтром, и соединенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522936
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.df71

Ускорительная трубка

Ускорительная трубка относится к рентгеновской технике и может быть использована в импульсном рентгеновском ускорителе для получения коротких рентгеновских высокоинтенсивных вспышек для регистрации быстропротекающих процессов в оптически плотных средах. Ускорительная трубка включает изолятор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522987
Дата охранного документа: 20.07.2014
+ добавить свой РИД