Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Разработка и внедрение автоматизирован- . ных средств контроля параметров технологических каналов (ТК) ядерных реакторов канального типа и, в частности, средств контроля .геометрических параметров (искривления и изменения диаметра) ТК является одним из основных направлений реализации концепции безопасности АЭС, основанной на внедрении систем раннего обнаружения отклонений от нормального режима эксплуатации оборудования АЭС. Искривление профиля и диаметр ТК являются исходными параметрами для оценки ряда важных для безопасной эксплуатации ТК параметров: напряжений в стенках ТК, верхнем и нижнем переходниках цирконий-сталь; величины зазора в системе ТК - графитовая колонна (ГК); интенсивности коррозионных процессов на внутренней поверхности ТК. Все указанные параметры являются определяющими также при оценке ресурса безопасной эксплуатации ТК.
Большое внимание контролю за искривлением профиля и изменением диаметра ТК уделяется на зарубежных АЭС с реакторами канального типа, в частности при эксплуатации тяжеловодных канальных реакторов типа CANDU (Канада). Установлено, что искривление профиля и увеличение диаметра ТК приводит к нарушению зазора между ТК и трубами каландра, в результате чего существенно ускоряется коррозия циркония.
До настоящего времени вопросы разработки систем контроля геометрических параметров канальных труб (буровых скважин) активно разрабатывались в нефтяной и газовой промышленности. Однако разработанные для буровых скважин системы контроля искривлений профиля и диаметра более чем на порядок отстают по точности от требуемых параметров точности измерения для ТК ядерных реакторов. Кроме того, известные системы не соответствуют критериям радиационной стойкости. Первые шаги на пути решения проблемы контроля искривлений ТК были сделаны в направлении применения пьезоэлектриков. Это позволило решить вопросы радиационной стойкости и эксплуатационной надежности измерительных преобразователей. Однако остались открытыми вопросы разработки высокоточных угломеров и диаметромеров, вопросы автоматизации измерений, а также вопросы разработки методик измерения и расчета профилей ТК. Анализ проблемы позволяет сделать вывод о том, что решение поставленных вопросов возможно только на базе автоматизированных систем высокочастотного контроля с применением электронно-вычислительной техники.
Тема диссертации является составной частью целевой программы повышения безопасности АЭС в направлении поэтапного внедрения систем диагностики АЭС концерна "Росэнергоатом".
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Предлагаемая работа посвящена созданию автоматизированной системы контроля геометрических параметров ТК ядерных реакторов. Целью работы является разработка автоматизированной системы контроля искривления и диаметра ТК и ГК реакторов, обеспеченной современными программно - аппаратными средствами и методиками проведения измерений и обработки данных, имеющей высокую радиационную стойкость и высокочувствительные первичные измерительные преобразователи.
Для достижения сформулированной цели ставятся следующие задачи исследования:
-разработать измерительные преобразователи угловых и линейных смещений, имеющие высокий класс точности и радиационную стойкость для измерения искривления и диаметра ТК и ГК реакторов;
-разработать информационно-вычислительную систему контроля параметров ТК;
-разработать методики измерения и расчета геометрических параметров ТК;
-произвести исследование автоматизированной системы контроля геометрических параметров ТК в лабораторных и промышленных условиях на АЭС с реакторами типа РБМК. .
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработаны инженерные методики расчета пьезоэлектрических измерительных преобразователей для контроля искривлений и диаметра ТК, основы конструкторских решений, а также информационно-вычислительная система для обработки результатов измерений. Разработан новый метод контроля геометрических параметров ТК реакторов, основанный на одновременном измерении искривления и диаметра ТК, который дает качественно новый подход к контролю параметров ТК и ГК. Разработан оригинальный программно-аппаратный комплекс на базе микропроцессоров, позволяющий вести высокочастотный многоканальный опрос измерительных преобразователей. Созданы оригинальные методики расчета профилей ТК. На основе представленных разработок реализована система автоматизированного контроля геометрческих параметров ТК и ГК, позволяющая получать метрологически достоверную информацию о искривлении и диаметре ТК и ГК, на основе которой возможно прогнозирование ресурса безопасной эксплуатации ТК.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Разработанная автоматизированная система представляет собой законченную научно-техническую разработку и используется в качестве штатного средства контроля ТК и ГК на
Смоленской (с 1991 года) и Курской (с 1993 года) АЭС. Система признана ,.' перспективной для указанного типа реакторов и готовится к тиражированию в соответствии с количеством энергоблоков на Курской, Смоленской и других АЭС с реакторами канального типа.
Технико-эксплуатационные показатели системы делают возможным ее применение для высокоточного контроля отклонений профиля и диаметра буровых скважин.
-физические основы, методы расчета и принципы конструирования пьезоэлектрических измерительных преобразователей искривления и диаметра ТК РБМК;
-метод построения автоматизированных систем контроля параметров ТК, основанный на одновременном измерении искривления и диаметра ТК;
-программно-аппаратный комплекс приема и обработки информации;
-методики и алгоритмы расчета профилей ТК.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались:
-на 1-ой всесоюзной конференции по научно - техническим проблемам зезопасности и подготовки кадров для АЭС, Обнинск, 1989 г.;
-на 3-ей международной конференции по научно - техническим проблемам безопасности и подготовки кадров для АЭС, Обнинск, 1993 г.;
-на международной научно - практической конференции "Пьезоэлектрические приводы и датчики", Обнинск, 1993 г.;
-на международной научно практической конференции "Пьезотех-ника - 94", Томск, 1994 г.;
-на международном симпозиуме "Сегнето-пьезоэлектрические мате->иалы и их применение", Москва, 1994 г.;
-на семинаре секции динамики НТС МАЭ РФ "Методы и технические :редства диагностирования ЯЭУ", Обнинск, 1994 г.;
-на городских и внутриинститутских конференциях молодых ученых.
ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание работы отражено в 1-ой монорафии, 6 статьях, описаниях к 6-й авторским свидетельствам и патентам, в '.борниках трудов 7 конференций и семинаров.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, іяти глав, заключения и приложения. Работа изложена на 156 страницах, в ом числе основного текста 136 страниц, 71 рисунок, 4 таблицы, библиографический список из 55 наименований на 6 страницах и приложение на 14 траницах.