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
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| ПО «FLAME» | flame.exe | 3.1.0.0 | EED7606892BBB20698379 01C783DFBFECCCACB60 | SHA-1 |
| ПО «FLAME» | AsTract.dll | 3.1.0.0 | 563ED996A0FD22B33A5D 10CAB36142A897C00E96 | SHA-1 |
| ПО «FLAME» | DirectUse.dll | 3.1.0.0 | 63FC3CFF6475518A3AED DDADD8F745F0840F2C03 | SHA-1 |
| ПО «FLAME» | done.mdb | 3.1.0.0 | 0AAA55C092CCE4F08369 5506937C0CD497A2FB53 | SHA-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
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Канал регистрации нейтронного излучения |
| Диапазон измерения выгорания, МВт-сут/кг | от 10 до 70 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения выгорания при доверительной вероятности 0,95,% | ±10 |
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения суммарной массы изотопов урана и плутония при доверительной вероятности 0,95, % | ±15 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения остаточного тепловыделения при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Время измерения выгорания, массы изотопов урана и плутония и остаточного тепловыделения одной ОТВС, мин, не более | 10 |
| Диапазон чувствительности к нейтронам источника типа ИБН, размещенного на поверхности блока детектирования нейтронного излучения, имп./нейтр. | (0,5-2,0>10-4 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности чувствительности к нейтронам источника типа ИБН, % | ±10 |
| Мощность поглощенной дозы сопутствующего гамма-излучения, Гр/ч, не более | 103 |
| Г абаритные размеры блока детектирования (длина х диаметр), мм, не более | 288х166 |
| Рабочий диапазон температуры, °С | от 5 до 45 |
| Канал регистрации гамма-излучения спектрометрический |
| Диапазон измерения выгорания, МВт-сут/кг | от 35 до 70 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения выгорания при доверительной вероятности 0,95,% | ±10 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения суммарной массы изотопов урана и плутония при доверительной вероятности 0,95, % | ± 15 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения остаточного тепловыделения при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Время измерения выгорания, массы изотопов урана и плутония и остаточного тепловыделения одной ОТВС, мин, не более | 240 |
| Энергетический диапазон 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 ° С - при энергии гамма-излучения E=122 кэВ и температуре воздуха 25 °С - при энергии гамма-излучения E=662 кэВ и температуре воздуха 25 °С | 10 12 15 |
| Пределы нестабильности чувствительности и энергетического разрешения в течение времени непрерывной работы, % | ±5 |
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Чувствительность к гамма-квантам источника 13 7Cs типа ОСГИ, размещенного на поверхности блока детектирования гамма-излучения спектрометрического, имп./Бк - интегральная, не более - по пику полного поглощения, не менее | 2-10"4 2Ч0-7 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности чувствительности к гамма-излучению, % | ±20 |
| Г абаритные размеры блока детектирования (длина х диаметр), мм, не более | 245 х 15 |
| Рабочий диапазон температуры, °С | от 5 до 45 |
| Канал регистрации гамма-излучения дозиметрический |
| Диапазон измерения выгорания, МВт-сут/кг | от 5 до 10 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения выгорания, % | ±10 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения суммарной массы изотопов урана и плутония при доверительной вероятности 0,95, % | ±15 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения остаточного тепловыделения при доверительной вероятности 0,95, % | ±10 |
| Время измерений выгорания, массы изотопов урана и плутония и остаточного тепловыделения одной ОТВС, мин, не более | 10 |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма- излучения, МэВ | от 0,08 до 3 |
| Диапазон измерений мощности поглощенной дозы гамма-излучения, Гр/с | от 240-4 до 0,2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений мощности поглощенной дозы гамма-излучения при доверительной вероятности 0,95, % | ±5 |
| Пределы нестабильности показаний в течение времени непрерывной работы, % | ± 1 |
| Величина темнового тока, А, не более | 5-10-12 |
| Анизотропия чувствительности, %, не более | 2 |
| Г абаритные размеры блока детектирования (длина х диаметр), мм, не более | 245 х 15 |
| Рабочий диапазон температуры, °С | от 5 до 45 |
| Общие характеристики |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 30 |
| Напряжение питания от сети переменного тока, В | от 198 до 242 |
| Частота, Гц | от 47 до 53 |
| Потребляемая мощность, В-А, не более | 1000 |
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Габаритные размеры блока детекторов (длина х диаметр), мм, не более | 500х1000 |
| Габаритные размеры электронного модуля (длина х ширина х высота), мм, не более | 560 х 600 х 2030 |
| Масса, кг, не более - механической части - электронного модуля | 150 120 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 5000 |
| Рабочие условия эксплуатации: - рабочая среда - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха, % - режим работы | воздух от 18 до 40 до 80 периодический |
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
| Наименование | Количество |
| Установка в составе: | |
| - блока детектирования нейтронного излучения | 3 шт. |
| - блока детектирования гамма-излучения: | |
| спектрометрического | 3 шт. |
| дозиметрического | 3 шт. |
| - модуля электронного в составе: | 1 компл. |
| блока вторичной аппаратуры | 1 компл. |
| блока управления и обработки данных | 1 компл. |
| - комплекта монтажных частей (механическая часть) в составе: | 1 компл. |
| блока установки детекторов | 1 шт. |
| - вспомогательных устройств ВУ-1, ВУ-2 и ВУ-3 для проверки и поверки каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения | 1 компл. |
| Паспорт. НПОК.021.00.00.000 ПС | 1 шт. |
| Методика поверки. 651-13-54 МП | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации. НПОК.021.00.00.000 РЭ | 1 шт. |
| Свидетельство о поверке | 1 шт. |
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.
