Назначение
Установки измерения выгорания ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок МКС-03 РБМК в ХОЯТ АЭС с РБМК (далее - установки) предназначены для измерений выгорания, изотопного состава и остаточного тепловыделения ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реакторов типа РБМК, размещенных в ХОЯТ АЭС с РБМК.
Описание
Функционально установка состоит из нескольких каналов регистрации излучений.
Каркас вместе с размещенными на нем блоками детектирования нейтронного излучения (БДН) образуют рабочий блок установки детекторов (БДР). БДР содержит 12 БДН - 6 пар по высоте топливной части ОТВС. БДН расположены под углом 180о относительно друг друга. Основание вместе с размещенными на нем блоками детектирования гамма-излучения спектрометрическими (БДС) и дозиметрическими (БДД) образуют градуировочный блок установки детекторов (БДГ). БДГ содержит 3 БДД и 3 БДС. Блоки детектирования каждого типа находятся под углом 120о относительно друг друга.
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 измерений скорости счета импульсов, пропорциональных плотности потока тепловых нейтронов от ОТВС. На основе измеренных значений скорости счета импульсов вычисляется выгорание в диапазоне 10-40 МВт-сут/кг.
Каналы регистрации гамма-излучения спектрометрические предназначены для измерений энергетических спектров гамма-излучения от ОТВС, на основе которых вычисляется выгорание по соотношению активностей радиоизотопов 134Cs и 137Cs в ОТВС в диапазоне 25-40 МВт-сут/кг. Время от момента извлечения ОТВС из реактора до момента измерения выгорания (время выдержки ОТВС) должно быть от 2 до 4 лет.
Каналы регистрации гамма-излучения дозиметрические предназначены для измерений мощности поглощенной дозы гамма-излучения вблизи ОТВС. На основе измеренной мощности поглощенной дозы гамма-излучения вычисляется выгорание ОТВС в диапазоне 5-10 МВт-сут/кг.
В каналах регистрации нейтронного излучения используются импульсные камеры деления типа КНК-15-1 с компенсацией фона гамма-излучения. Блок детектирования нейтронного излучения работоспособен при мощности поглощенной дозы гамма-излучения до 103 Гр/ч.
В каналах регистрации гамма-излучения спектрометрических используются CdZnTe-детекторы. Блок детектирования гамма-излучения спектрометрический размещен в свинцовой защите для уменьшения дозовой нагрузки от гамма-излучения на датчик и предусилитель. Блок детектирования гамма-излучения в свинцовом коллиматоре работает при мощности поглощенной дозы гамма-излучения до 102 Гр/ч.
В каналах регистрации гамма-излучения дозиметрических используется алмазный детектор типа ПДПС для измерений мощности поглощенной дозы. Блок детектирования размещен в свинцовой защите со щелевым коллиматором, обеспечивающим «просмотр» ОТВС.
Каркас БДР представляет собой разрезной пенал, по высоте которого размещаются площадки для размещения БДН. Каркас закреплен на балках щелевого перекрытия вдоль каньона. В верхней части каркаса располагается устройство для исключения перемещения пенала с ОТВС в горизонтальной плоскости при проведении измерений. На каркасе выше уровня воды размещены разъемы для соединения БДН через кабельные линии связи с БВА.
Основание БДГ представляет собой разрезную конструкцию для установки пенала с ОТВС при проведении измерений. На основании размещены БДС и БДД в свинцовых защитах с коллиматорами. В верхней части каркаса располагается устройство для исключения перемещения пенала с ОТВС в горизонтальной плоскости при проведении измерений.
Основание устанавливается на балках щелевого перекрытия в месте перегрузки пенала с ОТВС по оси защитной камеры тележки перегрузочной тросовой на рельсовом пути устройства для пеналов. Конструктив основания снабжен траверсой для перемещения БДГ на место измерения и после измерения в место хранения.
На основании размещены разъемы для соединения блоков детектирования через кабельные линии связи с БВА.
БВА представляет собой металлический шкаф, внутри которого располагаются три крейта «Евромеханика» со вторичной электронной аппаратурой. БВА располагается на плитном настиле БВ ХОЯТ. Соединение блоков детектирования нейтронного и гамма-излучения, расположенных на блоке установки детекторов, с вторичной электронной аппаратурой осуществляется с помощью кабелей, объединенных в кабельном распределителе. БВА соединен комплектом кабелей с блоком управления и обработки данных, который располагается в этом же шкафу.
Внешний вид блока установки детекторов градуировочного и блока установки детекторов рабочего показан на рисунках 1 и 2, соответственно.
Внешний вид модуля электронного приведен на рисунке 3.
Основание
Каркас
Блок детектирования гамма-излучения дозиметрический
Блок детектирования нейтронного излучения
Рисунок 2- Внешний вид блока установки детекторов рабочего
Место нанесения знака поверки Блок детектирования гамма-излучения спектрометрический
Рисунок 1- Внешний вид блока установки детекторов градуировочного
Шкаф для размещения электронных блоков
Блок вторичной аппаратуры
Место нанесения знака утверждения типа и заводского номера
Замок шкафа, защитная наклейка
Блок детекторов рабочий
Пломба на корпусе персонального компьютера
Блок управления и обработки данных
Замок на лицевой панели персонального компьютера
Рисунок 3- Внешний вид модуля электронного
Знак поверки наносится непосредственно на блоки детектирования. Заводской номер наносится типографским способом на прямоугольную фирменную пластинку, размещаемую на левой боковой стенке модуля электронного. Формат нанесения заводского номера буквенноцифровой.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) «FLAME-RBMK-03» установки состоит из следующих функциональных блоков:
- Flame-rbmk.exe- основного исполняемого модуля;
- AsTract.dll - модуля управления блоками детектирования нейтронного и гамма-излучения, аналого-цифровыми преобразователями АЦП-1к-В8 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-RBMK» обеспечивает:
- градуировку и проверку каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения установок;
- измерения скорости счета импульсов блоков детектирования нейтронного излучения, мощности дозы и энергетических спектров гамма-излучения;
- вычисление выгорания ОТВС.
Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| ПО «FLAME-RBMK-03» | flame-rbmk.exe | 1.0.0.0 | C7985D4C6D39AF2D99C965 5B6B69A7E2E677B766 | SHA-1 |
| AsTract.dll | 1.0.0.0 | 563ED996A0FD22B33A5D10 CAB36142A897C00E96 | SHA-1 |
| DirectUse.dll | 1.0.0.0 | 63FC3CFF6475518A3AEDD DADD8F745F0840F2C03 | SHA-1 |
| done.mdb | 1.0.0.0 | E65EC9D3F0B42631C2792E4 F106316BD48E16685 | SHA-1 |
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «Высокий» по Р 50.2.077-2014 «ГСИ. Испытания средств измерений в целях утверждения типа. Проверка защиты программного обеспечения». Влияние ПО на метрологические характеристики учтено при нормировании метрологических характеристик.
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Канал регистрации нейтронного излучения |
| Диапазон измерений выгорания, МВт-сут/кг | от 10 до 40 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений выгорания при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений суммарной массы изотопов урана и плутония при доверительной вероятности 0,95, % | ±15 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений остаточного тепловыделения при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Диапазон чувствительности каналов к нейтронам источника типа ИБН в водородосодержащем замедлителе вспомогательного устройства ВУ-2, имп./нейтр. | (0,2-1,0)-10’4 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности чувствительности к нейтронам источника типа ИБН в водородосодержащем замедлителе вспомогательного устройства ВУ-2, % | ±10 |
| Канал регистрации гамма-излучения спектрометрический |
| Диапазон измерений выгорания, МВт-сут/кг | от 25 до 40 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений выгорания при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
Продолжение таблицы 2
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений суммарной массы изотопов урана и плутония при доверительной вероятности 0,95,% | ±15 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений остаточного тепловыделения при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения, МэВ | от 0,05 до 1,0 |
| Абсолютное энергетическое разрешение, кэВ, не более: - при энергии гамма-излучения E=60 кэВ и температуре воздуха 25 оС - при энергии гамма-излучения E=122 кэВ и температуре воздуха 25 оС - при энергии гамма-излучения E=662 кэВ и температуре воздуха 25 оС | 10 12 15 |
| Максимальная входная статистическая загрузка, имп./с | 2404 |
| Пределы нестабильности чувствительности и энергетического разрешения в течение времени непрерывной работы, % | ±5 |
| Чувствительность к гамма-квантам источника 137Cs типа ОСГИ во вспомогательном устройстве ВУ-3, имп./Бк - интегральная, не более - по пику полного поглощения, не менее | 240-4 240-7 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности чувствительности по пику полного поглощения к гамма-излучению, % | ±20 |
| Канал регистрации гамма-излучения дозиметрический |
| Диапазон измерений выгорания, МВт-сут/кг | от 5 до 10 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений выгорания при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений суммарной массы изотопов урана и плутония при доверительной вероятности 0,95, % | ±15 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений остаточного тепловыделения при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения, МэВ | от 0,08 до 25 |
| Диапазон измерений мощности поглощенной дозы в воде гамма-излучения, Гр/с | от 240-4 до 0,2 |
| Границы допускаемой относительной погрешности измерений мощности поглощенной дозы в воде гамма-излучения (с доверительной вероятностью 0,95), % | ±10 |
| Величина темнового тока, А, не более | 5-10-12 |
| Анизотропия чувствительности, %, не более | 2 |
| Пределы нестабильности показаний за время непрерывной работы, % | ±1 |
| Энергетическая зависимость чувствительности в диапазоне энергий фотонов 0,08 МэВ - 25 МэВ относительно чувствительности дозиметра при энергии 1,25 МэВ, %, не более | 5 |
| Доза предварительного облучения детектора, Гр, не более | 10 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Канал регистрации нейтронного излучения |
| Напряжение питания на линейном участке счетной характеристики, В | от 300 до 500 |
| Время измерения выгорания одной ОТВС, мин, не более | 5 |
| Габаритные размеры блока детектирования, мм, не более - длина - диаметр | 450 65 |
| Рабочий диапазон температуры блоков детектирования нейтронного излучения, °C | от +5 до +50 |
| Канал регистрации гамма-излучения спектрометрический |
| Габаритные размеры блока детектирования, мм, не более - длина - диаметр | 245 15 |
| Время измерений выгорания, изотопного состава и остаточного тепловыделения ядерного топлива одной ОТВС, ч, не более | 5 |
| Рабочий диапазон температуры блоков детектирования гамма-излучения спектрометрических, °C | от +5 до +50 |
| Канал регистрации гамма-излучения дозиметрический |
| Габаритные размеры блока детектирования, мм, не более - длина - диаметр | 245 155 |
| Время измерений выгорания, изотопного состава и остаточного тепловыделения ядерного топлива одной ОТВС, мин, не более | 5 |
| Рабочий диапазон температуры блоков детектирования гамма-излучения дозиметрических, °C | от +5 до +50 |
| Общие характеристики |
| Время установления рабочего режима установок, мин, не более | 30 |
| Время непрерывной работы, ч, не менее | 24 |
| Напряжение питания от сети переменного тока, В | от 198 до 242 |
| Частота, Гц | от 47 до 53 |
| Потребляемая мощность, В-А, не более | 1000 |
| Габаритные размеры, мм, не более: БДР - высота - длина - ширина БДГ - высота - диаметр | 10000 300 300 670 400 |
| Габаритные размеры электронного модуля, мм, не более: - длина - ширина - высота | 560 600 2030 |
| Масса блока детекторов рабочих, кг, не более | 250 |
Продолжение таблицы 3
| Масса блока детекторов градуировочных, кг, не более | 120 |
| Масса электронного модуля, кг, не более | 150 |
| Рабочие условия эксплуатации: - рабочая среда - температура окружающего воздуха, °С для модуля электронного для блока детектирования - температура воды, °С - относительная влажность воздуха, % - режим работы | воздух, вода от +18 до +40 от +18 до +50 до +50 до 80 периодический |
Таблица 4 - Показатели надежности
| Наименование характеристики | Значение |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 5000 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации НПОК.051.00.00.000РЭ типографским способом.
Комплектность
Таблица 5 - Комплект поставки
| Наименование | Количество |
| Установка в составе: | |
| - блока детектирования нейтронного излучения | 12 шт. |
| - блока детектирования гамма-излучения: | |
| спектрометрического | 3 шт. |
| дозиметрического | 3 шт. |
| - электронного модуля в составе: | 1 компл. |
| блока вторичной аппаратуры | 1 компл. |
| блока управления и обработки данных | 1 компл. |
| блока дистанционного управления | 1 компл. |
| - комплекта монтажных частей (механическая часть) в составе: | 1 компл. |
| каркаса | 1 компл. |
| основания | 1 компл. |
| - вспомогательных устройств ВУ-1, ВУ-2 и ВУ-3 для проверки каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения | 1 компл. |
| - комплекта ЗИП | 1 компл. |
| Паспорт. НПОК.051.00.00.000 ПС | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации. НПОК.051.00.00.000 РЭ | 1 шт. |
| Свидетельство о поверке | 1 шт. |
Сведения о методах измерений
изложены в разделе 2 «Использование по назначению» документа НПОК.051.00.00.000 РЭ «Установка измерения выгорания ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок МКС-03 РБМК в ХОЯТ АЭС с РБМК. Руководство по эксплуатации».
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 РБМК в ХОЯТ АЭС с РБМК. Технические условия. НПОК.051.00.00.000ТУ.
