Подвеска детекторов излучений
Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для регистрации плотностей потока ионизирующего излучения ядерных реакторов или ядерных установок исследовательских научных центров, и может быть применена в аппаратуре защиты и управления атомных реакторов на стационарных атомных станциях. Подвеска содержит герметичные модули детектирования с датчиками излучения и линии связи с электрическими соединителями. Модули связаны между собой конструктивными соединительными элементами с обеспечением, по меньшей мере, одной степени свободы. Линии связи выполнены из металлического терморадиационностойкого кабеля с герметичной оболочкой, внутренним электромагнитным экраном и минеральной изоляцией. Модули установлены с возможностью изменения расстояния между ними и их взаимного расположения. Соединительные элементы выполнены в виде вилок шарнирно соединенных с планкой или в виде проушин шарнирно соединенных с планками. Модули выполнены со скругленными торцами. Соединительные элементы изолированы от модулей посредством диэлектрических прокладок, выполненных из слюды, кварцевого волокна, керамики или полиимида. Модули изолированы от стенок технологического канала посредством изолирующих чашек, выполненных из полиимида, керамики, стали, покрытой электроизоляционной эмалью, или из диэлектрического прессматериала с наполнителем на основе кварцевого волокна. Техническим результатом, достигаемым от применения полезной модели, является снижение весогабаритных характеристик, упрощение конструкции устройства и его изготовления, увеличение расстояния от источника излучения до соединителей, повышение надежности функционирования аппаратуры управления реакторной установки в случае разгерметизации одного из детекторов, обеспечение унификации подвесок для применения их в измерительных каналах любого типа, в повышении чувствительности детекторов и надежности функционирования аппаратуры управления реакторной установкой за счет устранения влияния токов наведенных электромагнитными и ионизирующими излучениями на соседние модули в составе подвески, стенки технологического канала и трос подъемного механизма. 9 з.п. ф-лы.
Полезная модель относится к области измерительной техники, а точнее к устройствам для регистрации плотностей потока ионизирующего излучения ядерных реакторов или ядерных установок исследовательских научных центров, и может быть использована для измерения распределения плотности потока нейтронного излучения, создаваемого источником. Полезная модель может быть применена в аппаратуре защиты и управления атомных реакторов на стационарных атомных станциях.
Известна сборка детекторов внутриреакторного контроля, содержащая продолговатый корпус с фланцем и герметичной проходкой, в котором расположены детекторы нейтронов с кабелями, при этом все кабели пропущены через проходку (см. патент РФ 
2140105, кл. G21C 17/00, G01T 3/00, H01J 49/00 от 20.10.1999).
Недостатком известной сборки детекторов является сложность конструкции, ее жесткость, возможность установки только в прямые каналы в одном направлении (сверху вниз) и в заранее заданном положении относительно активной зоны реактора, большие весогабаритные характеристики. Изготовления таких сборок детекторов требует специального длинного монтажного стола и оснастки для испытаний.
Известна подвеска детекторов излучений, содержащая ионизационные камеры, размещенные в корпусах из нержавеющей стали и соединенные между собой и с головкой подвески герметичным металлорукавом (Аристов И.Н., Данилов В.Ф, Клейменов А.В. «Новые подвески ионизационных камер для АЭС и ЯЭУ», Ядерные измерительно-информационные технологии 4(8), 2003, стр.50-54).
Недостатком известной подвески является растягивание металлорукава в процессе эксплуатации под весом головной части с детекторами и смещение центра чувствительного объема детекторов относительно центра активной зоны реактора, что влияет на достоверность их показаний.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является датчик для контроля энерговыделения, представляющий собой подвеску, содержащую протяженный детектор нейтронов и два взаимно смещенных по оси датчика локальных детектора ионизирующих излучений, соединенных кабелями связи, заполненными порошком окиси алюминия, допускающими возможность изгибов датчика без ухудшения технических характеристик (см. патент РФ 2190888, кл. G21C 17/00, G21C 17/10 от 10.10.2002).
Недостатком известного технического решения является необходимость определения еще на этапе проектирования расстояния от фланца с выводами соединителей до каждого детектора, что делает изделие фактически эксклюзивным, изготовленным индивидуально для каждой реакторной установки. Недостатком также является невозможность изменения расстояния между датчиками, и как следствие низкая точность размещения в канале реакторной установки, что связано с тем, что местоположение центра активной зоны и распределение плотности потока излучения наиболее точно могут быть определены только после пуска реакторной установки. Следствием является понижение эффективности работы аппаратуры управления и защиты.
Задачей полезной модели является создание подвески, позволяющей свободно изменять тип детекторов, местоположение детекторов в подвеске и расстояние между ними, пригодной для установки в технологические измерительные каналы любого типа, повышение помехозащищенности в условиях тяжелой электромагнитной обстановки при работе в окружении промышленных источников электромагнитных помех.
Технический результат, достигаемый от применения полезной модели, заключается в снижении весогабаритных характеристик, существенном упрощении конструкции устройства и его изготовления, увеличении расстояния от источника излучения до соединителей, повышении надежности функционирования аппаратуры управления реакторной установки в случае разгерметизации одного из детекторов, обеспечении унификации подвесок для применения их в измерительных каналах любого типа, в повышении чувствительности детекторов и надежности функционирования аппаратуры управления реакторной установкой за счет устранения влияния токов наведенных электромагнитными и ионизирующими излучениями на соседние модули в составе подвески, стенки технологического канала и трос подъемного механизма.
Указанный технический результат достигается тем, что подвеска детекторов излучений содержит герметичные модули детектирования с датчиками излучения и линии связи с разъемами. Модули детектирования связаны между собой конструктивными соединительными элементами с обеспечением, по меньшей мере, одной степени свободы, при этом линии связи выполнены из металлического терморадиационностойкого кабеля с герметичной оболочкой, внутренним электромагнитным экраном и минеральной изоляцией.
Модули детектирования установлены с возможностью изменения их взаимного расположения.
Модули детектирования установлены с возможностью изменения расстояния между ними.
Соединительные элементы выполнены в виде вилок шарнирно соединенных с планкой.
Соединительные элементы выполнены в виде проушин шарнирно соединенных с планками.
Модули детектирования выполнены со скругленными торцами.
Соединительные элементы изолированы от модулей детектирования посредством диэлектрических прокладок. Диэлектрические прокладки выполнены из слюды, кварцевого волокна, керамики или полиимида.
Модули детектирования, изолированы от стенок технологического канала посредством изолирующих чашек. Изолирующие чашки выполнены из полиимида, керамики, стали, покрытой электроизоляционной эмалью, или из диэлектрического прессматериала с наполнителем на основе кварцевого волокна.
Устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена подвеска с модулями, соединенными посредством вилок и планки.
На фиг.2 изображена подвеска с модулями, соединенными посредством проушин и планки.
На фиг.3 изображено сечение А-А на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.4 изображен пример изолирования конструктивного соединительного элемента.
Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.
Модули 1 детектирования, связанные кабельными линиями 2 с электрическими соединителями, соединены конструктивными соединительными элементами. Соединительные элементы выполнены в виде установленных на модуле вилок 3, шарнирно соединенных с планкой 4 (фиг.1) или в виде проушин 5, шарнирно соединенных с планками 6 (фиг.2). Соединение осуществлено посредством штифта 7, образующего ось и закрепленного шплинтом 8, или любым другим известным способом. Соединение может быть образовано конструктивными элементами, составляющими кинематическую пару с, по меньшей мере, одной степенью свободы.
Кабельные линии 2 связи модулей 1 детектирования выполнены на основе металлического терморадиационностойкого кабеля с герметичной оболочкой, внутренним электромагнитным экраном и минеральной изоляцией, например марки КНМС2С или КНММС с изоляцией из порошка окиси алюминия. Внешняя герметичная оболочка кабеля герметично соединена с кожухом модуля 1 детектирования, а внутренний электромагнитный экран - с корпусами датчиков. При этом каждый кабель линии 2 связи с разъемами проходит через герметичный фланец технологического измерительного канала и выводится за пределы биологической защиты источника излучения, что упрощает обслуживание подвески и повышает уровень техники безопасности за счет снижения радиационной нагрузки на обслуживающий персонал.
Конструктивные соединительные элементы, расположенные на внешней стороне модулей 1 детектирования позволяют соединять несколько модулей 1 в подвеску в необходимом количестве и последовательности. Изменение расстояния между модулями 1 осуществляют изменением длины конструктивных соединительных элементов, в частности планок 4, 6. Длину элементов выбирают таким образом, чтобы центры чувствительных объемов модулей были разнесены на расстояние, необходимое для контроля источника ионизирующего излучения на заданных по высоте уровнях.
Возможны различные варианты соединения модулей в подвеску: с помощью цепей, петли из металлического троса и т.п.
При такой конструкции соединения модулей 1 детектирования, подвеска будет обладать необходимыми степенями свободы для установки в изогнутые технологические каналы.
Конструктивные соединительные элементы также используют при установке подвески в технологический канал с помощью троса подъемного механизма при установке снизу или под действием собственного веса при установке сверху. Подвеска при установке может удерживаться непосредственно за кабели линии 2 связи, поскольку они обладают достаточной прочностью на разрыв, чтобы выдержать такие нагрузки.
При необходимости модули 1 детектирования заменяют на исправные, на модули другого типа, изменяют взаимное расположение модулей и расстояние между ними, подбирают оптимальную длину и тип конструктивных соединительных элементов.
Пример изолирования конструктивного соединительного элемента, выполненного в виде вилки 3, представлен на фиг.4. Аналогичное соединение может быть выполнено для конструктивного соединительного элемента другого типа.
Вилка 3 установлена в отверстии резьбовой стойки на торце модуля 1, изолирована прокладкой 9 и кольцом 10, закреплена гайкой 11 с поджимающей втулкой 12. Плоские шайбы 13 и пружинная шайба 14 предохраняют гайку 11 от самоотвинчивания под воздействием вибрации.
Изолирующие прокладка 9 и кольцо 10 выполнены из диэлектрического материала, стойкого к воздействию большого интегрального потока нейтронов и гамма-излучения, например из слюды, кварцевого волокна, керамики или полиимида (терморадиационностойкого полипиромеллитимида).
Для изоляции модулей 1 детектирования от стенок технологического канала на торцы кожухов дополнительно установлены изолирующие чашки 15 из полиимида, керамики, стали, покрытой жаростойкой электроизоляционной эмалью типа ЭВ-300-60М, или из диэлектрического прессматериала с наполнителем на основе кварцевого волокна.
Предложенное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «новизна» поскольку совокупность изложенных в нем признаков, взятая в новой взаимосвязи, позволяет изготовить аппаратуру для измерения плотности потока ионизирующего излучения с увеличенной чувствительностью и функцией контроля энергораспределения без изменения количества и конструкции технологических измерительных каналов, предназначенных для установки детекторов, за счет разделения подвески на независимые герметичные модули детектирования и устранения влияния токов, наведенных электромагнитными и ионизирующими излучениями на соседние модули в составе подвески, стенки технологического канала и трос подъемного механизма, при этом обеспечена установка подвески в измерительный канал любого типа, ее оперативное изменение и ремонт. Это особенно актуально в современных условиях, когда все имеющиеся проекты энергетических и исследовательских реакторов характеризуются уникальными конструктивными параметрами измерительных каналов, различающихся диаметром, формой (прямая или изогнутая) и способом установки детекторов (подвешивание сверху вниз на кабелях или подъем на тросе из подреакторного помещения).
Предложенная подвеска детекторов излучений на основе ионизационных камер была изготовлена для контроля относительной физической мощности, периода реактора по значению плотности потока тепловых нейтронов и формы энергораспределения активной зоны и испытана при работе реакторной установки ВВЭР-1000 и модернизации реактора ВВЭР-440 и показала высокую надежность в сочетании с технологичностью конструкции.
1. Подвеска детекторов излучений, содержащая датчики и линии связи с электрическими соединителями, отличающаяся тем, что подвеска выполнена из герметичных модулей детектирования с датчиками излучения, модули детектирования связаны между собой конструктивными соединительными элементами с обеспечением, по меньшей мере, одной степени свободы, при этом линии связи выполнены из металлического терморадиационностойкого кабеля с герметичной оболочкой, внутренним электромагнитным экраном и минеральной изоляцией.
2. Подвеска детекторов излучений по п.1, отличающаяся тем, что модули детектирования установлены с возможностью изменения их взаимного расположения.
3. Подвеска детекторов излучений по п.1, отличающаяся тем, что модули детектирования установлены с возможностью изменения расстояния между ними.
4. Подвеска детекторов излучений по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены в виде вилок, шарнирно соединенных с планкой.
5. Подвеска детекторов излучений по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены в виде проушин, шарнирно соединенных с планками.
6. Подвеска детекторов излучений по п.1, отличающаяся тем, что модули детектирования выполнены со скругленными торцами.
7. Подвеска детекторов излучений по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы изолированы от модулей детектирования посредством диэлектрических прокладок.
8. Подвеска детекторов излучений по п.7, отличающаяся тем, что диэлектрические прокладки выполнены из слюды, кварцевого волокна, керамики или полиимида.
9. Подвеска детекторов излучений по п.1, отличающаяся тем, что модули детектирования изолированы от стенок технологического канала посредством изолирующих чашек.
10. Подвеска детекторов излучений по п.9, отличающаяся тем, что изолирующие чашки выполнены из полиимида, керамики, стали, покрытой электроизоляционной эмалью, или из диэлектрического прессматериала с наполнителем на основе кварцевого волокна.
