WO2025136137A1 - Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element - Google Patents
Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element Download PDFInfo
- Publication number
- WO2025136137A1 WO2025136137A1 PCT/RU2023/000386 RU2023000386W WO2025136137A1 WO 2025136137 A1 WO2025136137 A1 WO 2025136137A1 RU 2023000386 W RU2023000386 W RU 2023000386W WO 2025136137 A1 WO2025136137 A1 WO 2025136137A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- fuel element
- measuring unit
- fuel
- temperature
- nuclear reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Definitions
- the invention relates to devices for monitoring gas pressure inside the sealed shell of fuel elements (fuel rods) and, in particular, can be used in the production of fuel rods for fuel assemblies of nuclear reactors.
- Helium has high thermal conductivity, which allows for efficient heat transfer from the fuel to the cladding and the reactor coolant. Ensuring helium pressure in the fuel elements of the fuel assembly in accordance with the documentation requirements leads to equalization of thermal fields and reduces the likelihood of failures and emergency situations. High coolant pressure can lead to mechanical damage to the fuel element cladding in the compensation volume zone; helium pressure inside the fuel element helps prevent such accidents.
- a device for monitoring gas pressure in a fuel element (FE) of a nuclear reactor which comprises a ring-shaped inductive heater (inductor), temperature sensors located on one side of the heater at a distance close to the diameter of the fuel element, on opposite generatrices of the fuel element shell coaxially perpendicular to the fuel element axis.
- the device additionally includes heat-insulating pads between the temperature sensors in the thermal contact zone, the sensors have metal shoes in the form of rectangular copper plates bent along the radius of the surface generatrice of the fuel element shell, covered with an electrically insulating heat-conducting film, and elastic (for example, rubber) couplings, and there is also a device for rotating the fuel element by 180° relative to its longitudinal axis together with the inductor, sensors and heat-insulating pads (RU 2399970, published 20.09.2010).
- the disadvantage of this device is the use of heat-insulating pads between the temperature sensors in the thermal contact zone and the metal shoes, which leads to a significant delay in heat transfer from the fuel element to the sensors and errors in temperature measurement due to the high heat capacity of the elements used.
- the KDG-VVER gas pressure monitoring unit contains two replaceable measuring heads designed to monitor the gas pressure in fuel rods, metal collet clamps of the fuel rod cladding, an induction heating unit, temperature sensors, a motor for rotating the measuring heads, panels used for convenient dismantling and mounting of replaceable measuring heads, an electropneumatic automation unit, and an industrial computer.
- the operating principle of the unit is based on the excitation of convective gas motion in the product and measuring the increment of the cladding temperature. Convective gas motion in the fuel rod is created by heating the annular region of the cladding in the area of the compensation volume.
- the increment of the cladding temperature is converted into a change in the resistance of two thermistors (Operating Manual 2309-0048 RE, 2012).
- the disadvantage of this installation is the need for additional installation work to replace one type of measuring head with another type.
- Another disadvantage is the use of resistance thermometers placed in glass shells that have constant contact with the fuel element body, which increases the error in measuring the fuel element shell temperature.
- a method for monitoring gas pressure in a fuel element of a nuclear reactor in which the fuel element is placed horizontally, inserted into a ring induction heater, a thermal pulse is generated that excites a convective flow of gas in the fuel element, the change in temperature is measured by temperature sensors pressed against the shell, and the gas pressure is calculated based on the magnitude of the change in temperature.
- shoes and couplings are installed on the sensors, the sensors are pressed to the casing opposite to each other, one from above and the other from below, heat-insulating pads are installed between the sensors and the temperature difference shown by the sensors is measured, then a thermal pulse is applied and after a certain time tl the temperature difference is measured again, after which the fuel element is turned together with the pads, sensors and induction heater by an angle of 180° and after the turn the temperature difference is measured after a certain time t2, then a second thermal pulse is applied and the temperature difference is measured after time tl, then the fuel element is turned together with the pads, temperature sensors and induction heater by an angle of 180° back to the original position, the temperature difference is measured again after time t2, the cycle is repeated several times, after which the obtained results are mathematically processed, as a result of which the value of the gas pressure inside the fuel element is determined (RU 2408098, published on 27.12.2010).
- the disadvantage of this method is that the temperature is measured by temperature sensors pressed against the shell, which can lead to gradual heating of the shoes and couplings installed on the sensors due to the heat capacity of the materials during the cyclic supply of thermal pulses. to the fuel element cladding and, consequently, to an increase in the error in measuring the gas pressure.
- a method for monitoring gas pressure in a fuel element of a nuclear reactor which consists in applying a thermal pulse to the fuel element cladding, exciting a convective gas flow, and using sensors, measuring the cladding temperature increment corresponding to the convective component of heat transfer in the region of developed convective flow of gas filling the fuel element, by which the gas pressure is determined. Additionally, the cladding heating temperature is measured simultaneously with the measurement of the cladding temperature increment corresponding to the convective component of heat transfer, wherein both measurements are performed by the same temperature sensors, and the value of the gas pressure is determined taking into account the correction of the measured cladding temperature increment based on the results of monitoring the cladding heating temperature (RU 2109259, published 20.04.1998).
- the disadvantage of this method is the need to introduce compensating corrections to the temperature measurement due to the increment of the half-sum of the fuel element cladding temperatures due to the wear of the contact pads during industrial vibrations in production conditions.
- the objective of the invention is to create a device for operational monitoring of gas pressure inside the sealed casing of a fuel element, allowing the temperature of the fuel element casing to be determined in a contactless manner to prevent damage to it.
- the technical result of the invention is: increasing the efficiency of the technological process and increasing the accuracy of measuring the gas pressure inside the sealed shell of the fuel element.
- a device for monitoring the gas pressure inside the sealed shell of a nuclear fuel element a reactor that contains rollers located on a fixed frame for moving a fuel element with a compression and release mechanism, a stop for stopping the fuel element, a measuring unit located in the housing and rotating relative to the longitudinal axis of the fuel element, fuel element position sensors, one of which is located in front of the measuring unit, the other is located after the measuring unit, a control and data processing system.
- the measuring unit contains clamps with elastic elements for fixing and centering the fuel element, pyrometers for contactless measurement of the fuel element temperature, one of which is located above the fuel element and the other is located under the fuel element, an inductor for heating the fuel element, and a ventilation system for cooling the fuel element in the period between temperature measurements.
- the pyrometers are equipped with special glasses.
- the ventilation system consists of nozzles that form a directed air flow around the fuel element in the measurement zone.
- the measuring unit rotates relative to the longitudinal axis of the fuel element using a pneumatic rotation drive.
- As a control and data processing system it contains a controller, where, according to a special algorithm, the measured temperature values are converted into the value of gas pressure in the fuel element.
- Figure 1 shows the general diagram of the device.
- Figure 2 shows the arrangement of optical pyrometers.
- the operation of the device for monitoring the gas pressure inside the fuel element shell is based on measuring the shell temperature using non-contact optical pyrometers with the conversion of the fuel element shell temperature to the ambient temperature.
- the loaded and sealed fuel element 1 is fed to the loading position in the device.
- the rotating rollers 3 compress the fuel element and move it to the measuring unit 4.
- the fuel element moves to the stop 5.
- the fuel element is fixed by the centering clamps 7 with elastic elements 13, which ensure the fixation and centering of the fuel element in the measuring unit, and also prevent damage to the sealed fuel element shell.
- the compression rollers 3 are unclenched.
- the temperature of the fuel element shell surface at a given position is determined by the pyrometers through the built-in special glasses 11.
- the inductor 8 at the signal from the controller, heats up the annular area of the shell and measures the temperature with the pyrometers 9.
- the proposed device provides operational control of the gas pressure inside the sealed shell of the fuel element of a nuclear reactor, and also increases the measurement accuracy.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ В ТВЭЛЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА NUCLEAR REACTOR FUEL PRESSURE CONTROL DEVICE
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ AREA OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к устройствам контроля давления газа внутри герметичной оболочки тепловыделяющих элементов (твэлов) и, в частности, может быть использовано в производстве твэлов для тепловыделяющих сборок ядерных реакторов. The invention relates to devices for monitoring gas pressure inside the sealed shell of fuel elements (fuel rods) and, in particular, can be used in the production of fuel rods for fuel assemblies of nuclear reactors.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ LEVEL OF TECHNOLOGY
Для улучшения теплообмена между оболочкой твэла и топливом его внутренний объём перед приваркой второй заглушки заполняют инертным газом - гелием. Гелий имеет высокую теплопроводность, что позволяет эффективно передавать тепло от топлива к оболочке и теплоносителю реактора. Обеспечение давления гелия в твэлах тепловыделяющей сборки в соответствии с требованиями документации приводит к выравниванию тепловых полей и уменьшает вероятность отказов и аварийных ситуаций. Высокое давление теплоносителя может привести к механическому повреждению оболочек твэл в зоне компенсационного объёма, давление гелия внутри твэла позволяет предотвратить подобные аварии. To improve heat exchange between the fuel element cladding and the fuel, its internal volume is filled with an inert gas - helium - before welding the second plug. Helium has high thermal conductivity, which allows for efficient heat transfer from the fuel to the cladding and the reactor coolant. Ensuring helium pressure in the fuel elements of the fuel assembly in accordance with the documentation requirements leads to equalization of thermal fields and reduces the likelihood of failures and emergency situations. High coolant pressure can lead to mechanical damage to the fuel element cladding in the compensation volume zone; helium pressure inside the fuel element helps prevent such accidents.
Для обеспечения качественного процесса изготовления твэлов необходимо осуществлять контроль абсолютного давления газа внутри герметичных оболочек твэлов в автоматизированных линиях производства во избежание отклонений от заданных параметров. Кроме того, возникла необходимость осуществлять контроль абсолютного давления газа в твэлах, используя автоматизированный прием изделий с установок производственной линии и бесконтактный способ измерения давления газа для того, чтобы исключить повреждение оболочки твэлов. Известно устройство контроля давления газа в тепловыделяющем элементе (ТВЭЛе) ядерного реактора, которое содержит кольцевой индуктивный нагреватель (индуктор), датчики температуры, расположенные по одну сторону от нагревателя на расстоянии, близком к диаметру ТВЭЛа, на противоположных образующих оболочки ТВЭЛа соосно перпендикулярно оси ТВЭЛа. В устройство дополнительно введены теплоизоляционные накладки между датчиками температуры в зоне теплового контакта, датчики имеют металлические башмаки в виде прямоугольных медных пластин, согнутых по радиусу поверхностной образующей оболочки ТВЭЛа, покрытые электроизоляционной теплопроводной пленкой, и эластичные (например, резиновые) муфты, а также имеется устройство поворота ТВЭЛа на 180° относительно его продольной оси вместе с индуктором, датчиками и теплоизоляционными накладками (RU 2399970, опуб. 20.09.2010 г.). To ensure a high-quality fuel element manufacturing process, it is necessary to monitor the absolute gas pressure inside the sealed fuel element shells in automated production lines to avoid deviations from the specified parameters. In addition, it became necessary to monitor the absolute gas pressure in the fuel elements using automated acceptance of products from the production line units and a contactless method of measuring the gas pressure in order to prevent damage to the fuel element shell. A device for monitoring gas pressure in a fuel element (FE) of a nuclear reactor is known, which comprises a ring-shaped inductive heater (inductor), temperature sensors located on one side of the heater at a distance close to the diameter of the fuel element, on opposite generatrices of the fuel element shell coaxially perpendicular to the fuel element axis. The device additionally includes heat-insulating pads between the temperature sensors in the thermal contact zone, the sensors have metal shoes in the form of rectangular copper plates bent along the radius of the surface generatrice of the fuel element shell, covered with an electrically insulating heat-conducting film, and elastic (for example, rubber) couplings, and there is also a device for rotating the fuel element by 180° relative to its longitudinal axis together with the inductor, sensors and heat-insulating pads (RU 2399970, published 20.09.2010).
Недостатком данного устройства является использование теплоизоляционных накладок между датчиками температуры в зоне теплового контакта и металлическими башмаками, которое приводит к значительной задержке в теплопередачи от твэла к датчикам и погрешности в измерении температуры за счет большой теплоемкости используемых элементов. The disadvantage of this device is the use of heat-insulating pads between the temperature sensors in the thermal contact zone and the metal shoes, which leads to a significant delay in heat transfer from the fuel element to the sensors and errors in temperature measurement due to the high heat capacity of the elements used.
Известна установка контроля давления газа КДГ-ВВЭР, которая содержит две сменные измерительные головки, предназначенные для контроля давления газа в твэлах, металлические цанговые фиксаторы оболочки твэла, блок индукционного нагревания, датчики температуры, двигатель вращения измерительных головок, панели, применяемые для удобства демонтажа и монтажа сменных измерительных головок, блок электропневмоавтоматики, промышленный компьютер. Принцип действия установки основан на возбуждении в изделии конвективного движения газа и измерение приращения температуры оболочки. Конвективное движение газа в твэле создается разогревом кольцевой области оболочки в районе компенсационного объема. Приращение температуры оболочки преобразуется в изменение сопротивления двух терморезисторов (Руководство по эксплуатации 2309-0048 РЭ, 2012 г.). Недостатком данной установки является проведение дополнительных монтажных работ по смене одного типа измерительной головки на другой тип. Недостатком также является применение термометров сопротивления, помещенных в стеклянные оболочки, которые имеют постоянный контакт с корпусом твэла, в связи с чем увеличивается погрешность измерения температуры оболочки твэла. The KDG-VVER gas pressure monitoring unit is known, which contains two replaceable measuring heads designed to monitor the gas pressure in fuel rods, metal collet clamps of the fuel rod cladding, an induction heating unit, temperature sensors, a motor for rotating the measuring heads, panels used for convenient dismantling and mounting of replaceable measuring heads, an electropneumatic automation unit, and an industrial computer. The operating principle of the unit is based on the excitation of convective gas motion in the product and measuring the increment of the cladding temperature. Convective gas motion in the fuel rod is created by heating the annular region of the cladding in the area of the compensation volume. The increment of the cladding temperature is converted into a change in the resistance of two thermistors (Operating Manual 2309-0048 RE, 2012). The disadvantage of this installation is the need for additional installation work to replace one type of measuring head with another type. Another disadvantage is the use of resistance thermometers placed in glass shells that have constant contact with the fuel element body, which increases the error in measuring the fuel element shell temperature.
Известен способ контроля давления газа в ТВЭЛе ядерного реактора, при котором ТВЭЛ располагают горизонтально, вставляют в кольцевой индукционный нагреватель, генерируют тепловой импульс, возбуждающий конвективное течение газа в ТВЭЛе, измеряют изменение температуры прижатыми к оболочке датчиками температуры и на основе величины изменения температуры рассчитывают давление газа. Перед измерениями устанавливают на датчики башмаки и муфты, прижимают датчики к оболочке противоположно друг к другу, один - сверху, другой - снизу, устанавливают теплоизоляционные накладки между датчиками и измеряют разность температур, показанных датчиками, затем подают тепловой импульс и через определенное время tl снова измеряют разность температур, после чего поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками и индукционным нагревателем на угол 180° и после поворота измеряют разность температур через определенное время t2, затем подают второй тепловой импульс и измеряют разность температур через время tl, потом поворачивают ТВЭЛ вместе с накладками, датчиками температуры и индукционным нагревателем на угол 180° обратно в исходное положение, снова измеряют разность температур через время t2, цикл повторяют несколько раз, после чего математически обрабатывают полученные результаты, в результате чего определяют величину давления газа внутри ТВЭЛа (RU 2408098, опуб. 27.12.2010 г.). A method is known for monitoring gas pressure in a fuel element of a nuclear reactor, in which the fuel element is placed horizontally, inserted into a ring induction heater, a thermal pulse is generated that excites a convective flow of gas in the fuel element, the change in temperature is measured by temperature sensors pressed against the shell, and the gas pressure is calculated based on the magnitude of the change in temperature. Before measurements, shoes and couplings are installed on the sensors, the sensors are pressed to the casing opposite to each other, one from above and the other from below, heat-insulating pads are installed between the sensors and the temperature difference shown by the sensors is measured, then a thermal pulse is applied and after a certain time tl the temperature difference is measured again, after which the fuel element is turned together with the pads, sensors and induction heater by an angle of 180° and after the turn the temperature difference is measured after a certain time t2, then a second thermal pulse is applied and the temperature difference is measured after time tl, then the fuel element is turned together with the pads, temperature sensors and induction heater by an angle of 180° back to the original position, the temperature difference is measured again after time t2, the cycle is repeated several times, after which the obtained results are mathematically processed, as a result of which the value of the gas pressure inside the fuel element is determined (RU 2408098, published on 27.12.2010).
Недостатком данного способа является измерение температуры прижатыми к оболочке датчиками температуры, что может привести к постепенному разогреву, установленных на датчики башмаков и муфт, за счет теплоемкости материалов в процессе циклической подачи тепловых импульсов к оболочке твэла и, следовательно, к нарастанию погрешности при измерении давления газа. The disadvantage of this method is that the temperature is measured by temperature sensors pressed against the shell, which can lead to gradual heating of the shoes and couplings installed on the sensors due to the heat capacity of the materials during the cyclic supply of thermal pulses. to the fuel element cladding and, consequently, to an increase in the error in measuring the gas pressure.
Известен способ контроля давления газа в тепловыделяющем элементе ядерного реактора, заключающийся в том что к оболочке тепловыделяющего элемента прикладывают тепловой импульс, возбуждающий конвективное течение газа, и датчиками измеряют приращение температуры оболочки, соответствующее конвективной составляющей теплопередачи в области развитого конвективного течения заполняющего тепловыделяющий элемент газа, по которой определяют давление газа. Дополнительно измеряют температуру нагревания оболочки одновременно с измерением приращения температуры оболочки, соответствующего конвективной составляющей теплопередачи, причем оба измерения осуществляют одними и теми же датчиками температуры, а величину давления газа определяют с учетом корректировки измеренного приращения температуры оболочки по результатам контроля температуры нагревания оболочки (RU 2109259, опуб. 20.04.1998 г.). A method is known for monitoring gas pressure in a fuel element of a nuclear reactor, which consists in applying a thermal pulse to the fuel element cladding, exciting a convective gas flow, and using sensors, measuring the cladding temperature increment corresponding to the convective component of heat transfer in the region of developed convective flow of gas filling the fuel element, by which the gas pressure is determined. Additionally, the cladding heating temperature is measured simultaneously with the measurement of the cladding temperature increment corresponding to the convective component of heat transfer, wherein both measurements are performed by the same temperature sensors, and the value of the gas pressure is determined taking into account the correction of the measured cladding temperature increment based on the results of monitoring the cladding heating temperature (RU 2109259, published 20.04.1998).
Недостатком данного способа является необходимость введения компенсирующих поправок в измерение температуры из-за приращения полусуммы температур оболочки твэла вследствие подтирания контактных площадок при промышленных вибрациях в условиях производства. The disadvantage of this method is the need to introduce compensating corrections to the temperature measurement due to the increment of the half-sum of the fuel element cladding temperatures due to the wear of the contact pads during industrial vibrations in production conditions.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DISCLOSURE OF INVENTION
Задачей изобретения является создание устройства для оперативного контроля давления газа внутри герметичной оболочки тепловыделяющего элемента, позволяющего определять температуру оболочки твэла бесконтактным путем для исключения ее повреждений. The objective of the invention is to create a device for operational monitoring of gas pressure inside the sealed casing of a fuel element, allowing the temperature of the fuel element casing to be determined in a contactless manner to prevent damage to it.
Техническим результатом изобретения является: повышение оперативности проведения технологического процесса и увеличение точности измерения давления газа внутри герметичной оболочки тепловыделяющего элемента. The technical result of the invention is: increasing the efficiency of the technological process and increasing the accuracy of measuring the gas pressure inside the sealed shell of the fuel element.
Технический результат достигается устройством для контроля давления газа внутри герметичной оболочки тепловыделяющего элемента ядерного реактора, которое содержит расположенные на неподвижной раме ролики для перемещения твэла с механизмом обжимания и разжимания, упор для остановки твэла, измерительный узел, размещенный в корпусе и вращающийся относительно продольной оси твэла, датчики положения твэла, один из которых расположен перед измерительным узлом, другой расположен после измерительного узла, систему управления и обработки данных. The technical result is achieved by a device for monitoring the gas pressure inside the sealed shell of a nuclear fuel element a reactor that contains rollers located on a fixed frame for moving a fuel element with a compression and release mechanism, a stop for stopping the fuel element, a measuring unit located in the housing and rotating relative to the longitudinal axis of the fuel element, fuel element position sensors, one of which is located in front of the measuring unit, the other is located after the measuring unit, a control and data processing system.
При этом измерительный узел содержит зажимы с эластичными элементами для фиксации и центрирования твэла, пирометры для бесконтактного измерения температуры твэла, один из которых расположен над твэлом другой расположен под твэлом, индуктор для нагревания твэла, систему вентиляции для охлаждения твэла в период между измерениями температуры. In this case, the measuring unit contains clamps with elastic elements for fixing and centering the fuel element, pyrometers for contactless measurement of the fuel element temperature, one of which is located above the fuel element and the other is located under the fuel element, an inductor for heating the fuel element, and a ventilation system for cooling the fuel element in the period between temperature measurements.
Пирометры снабжены специальными стеклами. Система вентиляции состоит из форсунок, формирующих направленный поток воздуха вокруг твэла в зоне измерения. Измерительный узел вращается относительно продольной оси твэл с помощью пневматического привода вращения. В качестве системы управления и обработки данных, оно содержит контроллер, где, по специальному алгоритму измеренные значения температур пересчитываются в величину давления газа в твэле. The pyrometers are equipped with special glasses. The ventilation system consists of nozzles that form a directed air flow around the fuel element in the measurement zone. The measuring unit rotates relative to the longitudinal axis of the fuel element using a pneumatic rotation drive. As a control and data processing system, it contains a controller, where, according to a special algorithm, the measured temperature values are converted into the value of gas pressure in the fuel element.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ LIST OF DRAWINGS
Изобретения поясняется чертежами. The invention is explained with drawings.
На фигуре 1 представлена общая схема устройства. Figure 1 shows the general diagram of the device.
На фигуре 2 представлено расположение оптических пирометров. Figure 2 shows the arrangement of optical pyrometers.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
В основе работы устройства контроля давления газа внутри оболочки тепловыделяющего элемента лежит измерение температуры оболочки бесконтактными оптическими пирометрами с приведением температуры оболочки твэла к температуре окружающей среды. The operation of the device for monitoring the gas pressure inside the fuel element shell is based on measuring the shell temperature using non-contact optical pyrometers with the conversion of the fuel element shell temperature to the ambient temperature.
Снаряженный и герметичный твэл 1 поступает на позицию загрузки в устройство. По сигналу от датчика положения твэла 2 вращающиеся ролики 3 обжимают твэл и перемещают его в измерительный узел 4. Твэл перемещается до упора 5. По сигналу от датчика положения 6 твэл фиксируется центрирующими зажимами 7 с эластичными элементами 13, которые обеспечивают фиксацию и центрирование твэла в измерительном узле, а также предотвращают повреждение герметичной оболочки твэла. Обжимные ролики 3 разжимаются. Перед запуском циклов определения температуры пирометрами через встроенные специальные стекла 11 определяется температура поверхности оболочки твэла на заданной позиции. По специальному алгоритму индуктором 8, по сигналу от контроллера осуществляется разогрев кольцевой области оболочки и измерение температуры пирометрами 9. По команде контроллера с помощью пневматического привода вращения 10 осуществляется поворот всех элементов измерительного узла, размещенного в корпусе, на рассчитанный угол относительно продольной оси твэла, разогрев оболочки и повторное измерение температуры. В промежутках между измерениями по специальному алгоритму системой вентиляции через упор 5 со встроенными форсунками производится обдув оболочки твэла для приведения ее поверхности к температуре окружающей среды. Переданные значения измеренных температур и их приращения обрабатываются в контроллере по специальному алгоритму. Конечный результат обработки измерений принимается как величина абсолютного давления в твэле, регистрируется и отображается на панели оператора контроллера. По завершению измерения по команде от контроллера центрирующие зажимы 7 расходятся и обжимные ролики 3 перемещают твэл на позицию выгрузки. Прошедший контроль твэл выгружается и производится загрузка следующего твэла. Твэлы не удовлетворяющие требованиям величины абсолютного давления газа удаляются из потока производства. The loaded and sealed fuel element 1 is fed to the loading position in the device. Upon a signal from the fuel element position sensor 2, the rotating rollers 3 compress the fuel element and move it to the measuring unit 4. The fuel element moves to the stop 5. At the signal from the position sensor 6, the fuel element is fixed by the centering clamps 7 with elastic elements 13, which ensure the fixation and centering of the fuel element in the measuring unit, and also prevent damage to the sealed fuel element shell. The compression rollers 3 are unclenched. Before starting the temperature determination cycles, the temperature of the fuel element shell surface at a given position is determined by the pyrometers through the built-in special glasses 11. According to a special algorithm, the inductor 8, at the signal from the controller, heats up the annular area of the shell and measures the temperature with the pyrometers 9. At the command of the controller, using the pneumatic rotation drive 10, all elements of the measuring unit located in the housing are rotated by a calculated angle relative to the longitudinal axis of the fuel element, the shell is heated and the temperature is measured again. In the intervals between measurements, according to a special algorithm, the ventilation system blows on the fuel element shell through the stop 5 with built-in nozzles to bring its surface to the ambient temperature. The transmitted values of the measured temperatures and their increments are processed in the controller using a special algorithm. The final result of the measurement processing is accepted as the absolute pressure value in the fuel element, registered and displayed on the controller operator panel. Upon completion of the measurement, on command from the controller, the centering clamps 7 move apart and the crimping rollers 3 move the fuel element to the unloading position. The fuel element that has passed the test is unloaded and the next fuel element is loaded. Fuel elements that do not meet the absolute gas pressure value requirements are removed from the production flow.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает оперативный контроль давления газа внутри герметичной оболочки тепловыделяющего элемента ядерного реактора, а также увеличивает точность измерения. Thus, the proposed device provides operational control of the gas pressure inside the sealed shell of the fuel element of a nuclear reactor, and also increases the measurement accuracy.
Claims
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2023/000386 WO2025136137A1 (en) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2023/000386 WO2025136137A1 (en) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025136137A1 true WO2025136137A1 (en) | 2025-06-26 |
Family
ID=96138620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2023/000386 Pending WO2025136137A1 (en) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025136137A1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109259C1 (en) * | 1996-03-27 | 1998-04-20 | Акционерное общество открытого типа "Машиностроительный завод" | Method of gas pressure checking in fuel element of nuclear reactor |
| RU2399970C2 (en) * | 2008-10-17 | 2010-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" | Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor |
| RU2401468C1 (en) * | 2009-11-24 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Computer-based plant to continuously control tightness of special-shape fuel cells |
| RU2552526C1 (en) * | 2013-11-19 | 2015-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Heat-producing element monitoring method |
| CN109978866A (en) * | 2019-03-28 | 2019-07-05 | 中国核电工程有限公司 | Fuel pellet week planar defect on-line measuring device and method |
| RU2728013C1 (en) * | 2017-04-07 | 2020-07-28 | Филип Моррис Продактс С.А. | System and method for checking filling level of liquid storage part |
-
2023
- 2023-12-18 WO PCT/RU2023/000386 patent/WO2025136137A1/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109259C1 (en) * | 1996-03-27 | 1998-04-20 | Акционерное общество открытого типа "Машиностроительный завод" | Method of gas pressure checking in fuel element of nuclear reactor |
| RU2399970C2 (en) * | 2008-10-17 | 2010-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" | Control device of gas pressure in fuel element of nuclear reactor |
| RU2401468C1 (en) * | 2009-11-24 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Computer-based plant to continuously control tightness of special-shape fuel cells |
| RU2552526C1 (en) * | 2013-11-19 | 2015-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Heat-producing element monitoring method |
| RU2728013C1 (en) * | 2017-04-07 | 2020-07-28 | Филип Моррис Продактс С.А. | System and method for checking filling level of liquid storage part |
| CN109978866A (en) * | 2019-03-28 | 2019-07-05 | 中国核电工程有限公司 | Fuel pellet week planar defect on-line measuring device and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104897476B (en) | A kind of high-temperature hydrogen environmentally conscious materialses performance test apparatus | |
| KR101288475B1 (en) | Friction stir welding apparatus and method | |
| KR102087689B1 (en) | Apparatus and method for detecting position of annulus spacer between concentric tubes | |
| JP3802889B2 (en) | Heat treatment apparatus and calibration method thereof | |
| US10293430B2 (en) | Method and device for detecting the mechanical forces at the welding pin tip during friction stir welding | |
| US5209568A (en) | Machine for monitoring the characteristics of materials exhibiting a phase transformation, reversible or otherwise | |
| CN101462033A (en) | Tube bundle reactor | |
| KR20100075534A (en) | Method for inductive heating of a metallic workpiece | |
| WO2011055416A1 (en) | Hot press mold, temperature measuring device, and hot press molding method | |
| CN114791325A (en) | Heat flow calibration method for testing ground thermal strength cabin of aerospace plane | |
| WO2025136137A1 (en) | Device for monitoring pressure in a nuclear reactor fuel element | |
| LU102140B1 (en) | System and method for testing uniaxial tensile high-temperature mechanical properties of plate | |
| US8142707B2 (en) | Apparatus for curing a composite laminate | |
| CN114279860B (en) | A large-diameter pipe buckling experimental device and method | |
| JPH11344390A (en) | Device for detecting damaged position of pipe or container | |
| JP4730887B2 (en) | Vulcanization system and vulcanization control method | |
| CN108032016A (en) | A kind of method predicted based on temperature gradient welding residual stress and control device | |
| RU2109259C1 (en) | Method of gas pressure checking in fuel element of nuclear reactor | |
| JP2010089970A (en) | Molding method, molding apparatus and control program | |
| CN211855881U (en) | Temperature-centrifugal composite environment examination test device | |
| JP5328303B2 (en) | Optical element manufacturing apparatus and manufacturing method thereof | |
| JPH0862046A (en) | Method and apparatus for calibrating temperature of board | |
| CN105132663A (en) | Indirect temperature-measurement rotary type steel tube induction heating device | |
| CN206832049U (en) | Large thin-wall cylindrical workpieces hot jacket heating furnace | |
| RU2378630C2 (en) | Method of gas pressure control in fuel element of nuclear reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23962389 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |