Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО КОМПЛЕКСНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Заявляемое техническое решение относится к измерительной технике и предназначено для комплексного обследования технического состояния стержней системы управления и защиты ядерных реакторов.

Безопасность атомных электростанций (АЭС) требует своевременного обнаружения дефектов, возникающих, например, в корпусе реактора внутренней поверхности графитовой кладки, топливных каналов, каналов системы управления и защиты (СУЗ), в том числе и звеньев стрежней системы управления и защиты.

Известно устройство (см. российский патент RU 2178140) для бесконтактного измерения геометрических параметров цилиндрических объектов, в частности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Устройство решает задачу комплексного бесконтактного измерения нескольких геометрических параметров объекта.

Известна телевизионная система СТС-РБМК-40Д (см сайт фирмы Диаконт (DIAKONT) http://www.diakont.com/tv_spec_sts1.shml и http://www.diakont.com./RBMK-40D-e.pdf), которая предназначена для оперативного просмотра внутренней поверхности графитовой кладки топливных каналов СУЗ реакторов большой мощности кипящих (РБМК) при массовой замене каналов, опубл. 28.11.2003 г.

Система состоит из:

- двухсекционной радиационно-стойкой телевизионной камеры (ТВК) с возможностью осевого и бокового обзора,

- объектива телевизионной камеры с широким углом обзора,

- осветителей встроенных в телевизионную камеру,

- манипулятора для вертикального перемещения ТВК вдоль топливного канала с глубиной погружения до 25 м,

- комплекта соединительных кабелей.

Рассмотренная система не может быть использована для проведения обследования и оценки технического состояния стержней СУЗ эксплуатирующихся на энергоблоках с целью подтверждения возможности их дальнейшего использования по истечении назначенного техническими условиями срока эксплуатации, т.к. используются только для просмотра каналов.

В соответствии с «Программой и методикой по обследованию технического состояния стержней СУЗ РБМК-1000 по истечении срока службы», утвержденной Техническим директором концерна «Росэнергоатом», состояние стержней при извлечении их из каналов СУЗ производится визуально вне реакторного зала через специальные смотровые окна, изготовленные из радиационно-стойкого стекла с помощью биноклей.

Недостатки системы:

- невозможен просмотр периметра стержней СУЗ,

- невозможен замер дефектов на поверхности СУЗ,

- из-за конструктивных особенностей воронки направляющей, состоящей из собственно воронки скрепленной с направляющей трубой, не представляется возможным визуально просмотреть состояние оконечной части стержней СУЗ,

- отсутствует возможность документирования состояния поверхности стержня.

С учетом перечисленных недостатков устройство-прототип - телевизионная система СТС-РБМК-40Д не дает полной и достоверной информации о состоянии поверхности стержней СУЗ.

Задачей создания заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей устройства для обследования.

Решение поставленной задачи осуществлено с помощью устройства комплексного обследования элементов управления и защиты ядерного реактора, содержащее системный блок персонального компьютера, видеомонитор, осветители и камеры телевизионные. При этом новым является то, что каждый из осветителей состоит собственно из осветителя, штриховой миры и проекционного объектива, механические узлы поворота камер телевизионных и осветителей в вертикальной и горизонтальной плоскостях, однокоординатные поворотные устройства, воронка направляющая, рама приборная, системы управления фокусом и масштабом объективов камеры телевизионной, системы управления световым потоком осветителей, причем каждая из камер телевизионных механически связана через узел поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях с принадлежащим ей однокоординатным поворотньм устройством на раме приборной, на раме приборной в местах установки однокоординатных поворотных устройств через свои узлы поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях установлены осветители, оптические оси осветителей и телевизионных камер установлены в вертикальных плоскостях с возможностью их регулирования в вертикальной и горизонтальной плоскостях, телевизионные камеры установленные на однокоординатных поворотных устройствах и осветители разнесены на раме приборной в горизонтальной плоскости по отношению друг к другу так, что поля зрения каждой телевизионной камеры и осветителей направлены на принадлежащий им исследуемый участок стержня, воронка, отрезки направляющих труб и одна из стяжек имеют вертикальный разрез, а на конце упомянутой воронки организована посадочная плоскость, связанная с посадочной плоскостью воронки водосборной, в свою очередь поворотные однокоординатные устройства, телевизионные камеры и осветители электрически связаны с системой управления однокоординатными поворотными устройствами, системой управления фокусом и масштабом изображения телевизионных камер и системой управления световым потоком осветителей соответственно, выход же системы управления фокусом и масштабом изображения подключен к системному блоку ПК, связанному с входом видеомонитора.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство комплексного обследования стержней - линейное оборудование, на фиг.2 - структурная схема устройства, на фиг.3 - воронка направляющая.

Устройство комплексного обследования стержней системы управления и защиты ядерного реактора (см. фиг.1) состоит из четырех телевизионных камер (1), каждая из которых механически связана через свой узел поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях с принадлежащими им поворотными устройствами (2), жестко закрепленными на поворотной раме приборной (3), которая по внешним и внутренним обводам имеет в плане П-образную форму. На этой же раме, в местах установки поворотных устройств (2) через свои узлы поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях, установлены четыре радиационно-стойких осветителя (4), состоящие соответственно из осветителей, конденсеров, штриховых мир, проекционных объективов и узлов поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Оптические оси осветителей (4) и телевизионных камер (1) установлены в вертикальных плоскостях под углом α с возможностью их регулировки с помощью упомянутых узлов поворота.

В свою очередь, камеры (1) установленные на поворотном устройстве (2), осветители (4) разнесены на поворотной раме (3) в горизонтальной плоскости на 90° по отношению друг к другу так, что поля зрения каждой камеры (1) и осветителя (4) направлены на принадлежащий им исследуемый участок стержня СУЗ - системы управления и защиты (5) (фиг.2). Стержень (5), имеет возможность свободного вертикального перемещения в воронке направляющей, состоящей собственно из воронки (6), закрепленной на отрезке направляющей трубы (7), соосно скрепленной через четыре стяжки (8), разнесенные под углом 90 относительно друг друга, со вторым отрезком направляющей трубы (9) так, что между отрезками направляющих труб (7) и (9) образован световой промежуток, а сама воронка (6), отрезки направляющих труб (7) и (9) и одна из стяжек имеют вертикальный разрез (10). На конце воронки направляющей организована посадочная плоскость для установки на посадочное место воронки водосборной системы (11), закрепленной герметично на оголовке канала системы управления и защиты реактора.

Поворотные устройства (2), камеры (1) и осветители (4) электрически связаны с системой управления однокоординатными поворотными устройствами (12), системой управления фокусом и масштабом изображения видеокамер (13) и системой управления световым потоком осветителей (14) соответственно.

Выход же системы управления фокусом и масштабом (13) подключен к системному блоку персонального компьютера (15), связанному со входом видеомонитора (16).

Устройство в целом состоит из линейного - блок (17), включающего в себя телевизионные камеры 1, поворотные устройства 2, поворотные рамы 3, осветители 4, направляющую воронку 6, направляющие труб 7 и 9, стяжки 8, воронку водосборной системы 11 и станционного - блок (18) оборудования, включающего в себя систему управления однокоординатными поворотными устройствами 12, систему управления фокусом и масштабом изображения видеокамер 13, систему управления световым потоком осветителей 14, системный блок персонального компьютера 15, видеомонитор 16.

Принципы работы устройства заключены в следующем:

Переносную раму приборную (3) с установлением на ней камер (1), поворотных устройств (2) и осветителей (4) благодаря П-образной конструкции заводят в район расположения обследуемого стержня СУЗ (5), подвешенного на ленте сервопривода и устанавливают на посадочные места так, что обследуемый стержень (5) находится приблизительно на равных расстояниях от камер (1). Осуществляют электрическое соединение блоков (1), (2) и (4) с принадлежащими им системами (12), (13) и (14) соответственно, а выход системы (13) дополнительно через системный блок (15) подключают к видеомонитору (16). Далее устройство включают, на экране видеомонитора, работающего в режиме квадратора, появляется изображение периметра стержня СУЗ (5), со спроектированными на него штриховыми мирами от осветителей (4). Камеры (1) настроены так, что при включении системы на экране появляется сфокусированные изображения периметра стержня СУЗ (5) и изображения штрихов штриховой миры осветителей (4). Зная фактические размеры диаметра (d) стержня (5) (паспортные данные) и число штрихов (n) спроектированных на изображении диаметра, определятся цена деления (а). Зная цену деления можно произвольно менять значение масштаба изображения с помощью системы управления фокусом и масштабом ТВК (13), не теряя информации о величинах дефектов путем измерения на экране видеомонитора (16) расстояния между штрихами и размера дефекта при произвольном значении масштаба изображения, после чего вычислить значение дефекта (х) в мм по формуле:

где а - цена деления между штрихами осветителя,

с - размер дефекта при произвольном масштабе изображения,

b - размеры между штрихами при произвольном масштабе изображения.

По командам с системы управления однокоординатньм поворотным устройством (12) и системы управления фокусом и масштабом изображения видеокамер (13) можно навестись на любой участок исследуемого стержня СУЗ (5), измерить величины дефектов. Вся информация о состоянии стержня может быть записана в блок памяти системного блока.

При подъеме стержня с помощью сервопривода благодаря конструкции воронки (6, 7, 8, 9) представляется возможным просмотреть стержень СУЗ (5) целиком, не выводя его из воронки направляющей.

Технический результат от применения заявляемого устройства комплексного обследования стержней системы защиты и управления ядерного реактора заключается в оперативном получении достоверной информации о состоянии объекта обследования.