Установки измерения выгорания ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок МКС-03 ВВЭР

Назначение

Установки измерения выгорания ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) МКС-03 ВВЭР (далее - установки) предназначены для измерения выгорания, изотопного состава и остаточного тепловыделения ядерного топлива ОТВС реакторов типа ВВЭР-1000.

Описание

Функционально установки состоят из нескольких каналов регистрации излучений.

Блок установки детекторов вместе с размещенными на нем блоками детектирования гамма-излучения спектрометрическими (БДС), блоками детектирования гамма-излучения дозиметрическими (БДД) и блоками детектирования нейтронного излучения (БДН) образуют блок детекторов (БД). БДН в совокупности с электронным оборудованием блока вторичной аппаратуры (БВА) и блока управления и обработки данных (БУ) образует канал регистрации нейтронного излучения. БДС в совокупности с электронным оборудованием БВА и БУ образует канал регистрации гамма-излучения спектрометрический. БДД в совокупности с электронным оборудованием БВА и БУ образует канал регистрации гамма-излучения дозиметрический.

Каналы регистрации нейтронного излучения предназначены для измерения скорости счета импульсов, пропорциональных плотности потока тепловых нейтронов от ОТВС. На основе измеренных значений скорости счета импульсов определяется программно выгорание в диапазоне 10-70 МВт-сут/кг. Время выдержки ОТВС должно составлять от 2 до 50 лет.

Каналы регистрации гамма-излучения спектрометрические предназначены для измерения энергетических спектров гамма-излучения от градуировочных ОТВС, на основе которых определяется программно выгорание по соотношению активностей радиоизотопов 134Cs и 137Cs в ОТВС в диапазоне 35-70 МВт-сут/кг. Время выдержки ОТВС должно быть от 2 до 6 лет.

Каналы регистрации гамма-излучения дозиметрические предназначены для измерения мощности поглощенной дозы гамма-излучения вблизи ОТВС. На основе измеренной мощности поглощенной дозы гамма-излучения определяется программно выгорание ОТВС в диапазоне 5-10 МВт-сут/кг. Время выдержки ОТВС должно быть при этом от 10 до 50 лет.

Изотопный состав (масса изотопов урана и плутония 235U, 236U, 238U, 238Pu, 239Pu, 240Pu, 241Pu, 242Pu и остаточное тепловыделение ядерного топлива вычисляются программно на основе полученного выгорания).

Информация по выгоранию, изотопному составу и остаточному тепловыделению передается в автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП) и систему учета и контроля (СУиК).

В каналах регистрации нейтронного излучения используются импульсные камеры деления типа КНК-15-1 (или КНТ-54-1) с компенсацией фона гамма-излучения.

В каналах регистрации гамма-излучения спектрометрических используются CdZnTe-детекторы. Блок детектирования гамма-излучения спектрометрический размещен в свинцовом коллиматоре для уменьшения дозовой нагрузки от гамма-излучения на детектор и предусилитель.

В каналах регистрации гамма-излучения дозиметрических используется алмазный детектор типа ПДПС для измерения мощности поглощенной дозы. Блок детектирования

размещен в свинцовой защите с щелевым коллиматором, обеспечивающим «просмотр» ОТВС.

Комплект монтажных частей (блок установки детекторов) предназначен для размещения блоков детектирования и свинцовых коллиматоров относительно ОТВС. С помощью устройства перегрузочного (УП) ОТВС перемещаются вдоль блоков детектирования непрерывно с заданной скоростью или с остановками в фиксированных точках для проведения измерений. Перемещение ОТВС осуществляется по сигналу с блока управления и обработки данных установки.

В состав электронного модуля входит набор электронных блоков для обеспечения работы блоков детектирования и обработки данных.

Внешний вид блока детекторов приведен на рисунке 1.

Внешний вид модуля электронного приведен на рисунке 2.

Блок детекторов

Подставка под блок детекторов

Рисунок 1 - Внешний вид блока детекторов

Шкаф для размещения электронных блоков

Блок вторичной аппаратуры

Замок шкафа, защитная наклейка

Блок детекторов

Пломба на корпусе персонального компьютера

Блок управления и обработки данных

Замок на лицевой панели персонального компьютера

Рисунок 2 - Внешний вид модуля электронного

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) «FLAME» МКС-03 ВВЭР состоит из следующих функциональных блоков:

- Flame.exe - основного исполняемого модуля;

- AsTract.dll - модуля управления блоками детектирования нейтронного и гамма-излучения, аналого-цифровыми преобразователями АЦП-8к-2м и счетчиками-интенсиметрами СЧМ-32;

- DirectUse.dll - модуля для обеспечения интерфейса с пользователем и связи с модулем AsTract и другими блоками установки;

- done.mdb - базы данных.

ПО «FLAME» обеспечивает:

- градуировку, проверку и поверку каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения;

- измерения скорости счета импульсов каналами регистрации нейтронного излучения; мощности дозы и энергетических спектров гамма-излучения;

- вычисление выгорания, изотопного состава и остаточного тепловыделения ядерного топлива ОТВС.

Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.

Таблица 1

Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «А» по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики установок приведены в таблице 2.

Таблица 2

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации НПОК.011.00.00.000РЭ типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки приведен в таблице 3.

Таблица 3

Поверка

осуществляется по документу 651-13-54 МП «Установка измерения выгорания ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок МКС-03 ВВЭР. Методика поверки», утверждённому руководителем ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИФТРИ» 23 сентября 2013 года.

Основные средства поверки:

- источник быстрых нейтронов типа ИБН с потоком нейтронов не менее 5-105 нейтр./с, пределы допускаемой относительной погрешности потока нейтронов ± 5 % при доверительной вероятности 0,95 (аттестованный в установленном порядке);

- источник гамма-излучения 241Am типа ОСГИ с активностью не менее 5-104 Бк, пределы допускаемой относительной погрешности активности ±3 % при доверительной вероятности 0,95 (аттестованный в установленном порядке);

- рабочий эталон поглощенной дозы гамма-излучения в воде (цезий - 137 или кобальт - 60), пределы допускаемой относительной погрешности ± 1,5 % при доверительной вероятности 0,99;

- эталонный дозиметр гамма-излучения, пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения поглощенной дозы и мощности поглощенной дозы в воде ± 2,5 % при доверительной вероятности 0,95.

Сведения о методах измерений

«Установка измерения выгорания ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок МКС-03 ВВЭР. Руководство по эксплуатации. НПОК.О21.ОО.ОО.ООО РЭ».

«Методика измерений выгорания, изотопного состава и остаточного тепловыделения ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок реакторов ВВЭР с помощью установки МКС-03 ВВЭР. МВ-11.2013».

Нормативные документы

ГОСТ 12.2.007.0-75. ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.

ГОСТ 27451-87. Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия.

НП 061-05. Правила безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии.

НП 001-97. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций (ОПБ-88/97).

РД 50-691-89. Поглощенные дозы фотонного (1-50 МэВ) и электронного (5-50 МэВ) излучений в лучевой терапии. Методы определения.

НРБ-99/2009. Нормы радиационной безопасности.

ОСПОРБ-99/2010. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности.

ПТЭ. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

ПТБ. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Установка измерения выгорания ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок МКС-03 ВВЭР. Технические условия. НПОК.О21.ОО.ОО.ОООТУ.

Рекомендации к применению

Осуществление деятельности в области использования атомной энергии.