Введение к работе
Появление первых промышленно изготовленных детекторов прямого заряда (ДПЗ) в середине 60-х годов совпало с планами бурного развития атомной энергетики в нашей стране и открывало хорошие перспективы в решении задач контроля и управления АЭС и на ядерных установках различного назначения. Перспективность использования ДПЗ определялась их высокой термо- и радиационной стойкостью, надежностью конструкции, малыми габаритами и физической определенностью основного сигнала. Сдерживающим фактором на пути широкого использования ДПЗ была малая, для измерительной техники того периода, величина сигнала и отсутствие ориентированных на такие детекторы средств преобразования и измерения этих сигналов.
Исследование ДПЗ, как источника сигнала, и разработка требований к аппаратуре для задач контроля, управления и диагностики ядерных реакторов является основной целью данной работы.
Актуальность данной работы продиктована возрастающими требованиями к безопасности АЭС в целом и к системам контроля в частности. Исследование качества измерения сигналов ДПЗ и поиск путей его повышения открывают новые возможности в решении задач контроля и управления. В частности, появляются возможности обеспечения контроля локального энерговыделения и, соответственно, повышения уровня безопасности реакторных установок, что стало особенно важным после аварии на Чернобыльской АЭС. Наряду с этим повышение точности измерений создает условия реализации экономически оптимальных режимов эксплуатации активных зон.
Целью работы являлось исследование ДПЗ с эмиттером из родия, разработка и практическое внедрение новых и усовершенствованных методик измерения и преобразования их сигналов и расширение возможности применения этих детекторов для задач контроля, управления и диагностики ядерных реакторов.
Научная новизна. Впервые экспериментально исследованы характеристики ДПЗ, применяемых в реакторах типа ВВЭР, обеспечившие научно-техническое обоснование и разработку требований к средствам измерения их сигналов. При этом изучены:
-составляющие сигнала и чувствительность к различным видам излучения;
-влияние возмущений в цепи измеряемого сигнала на надежность и качество измерений;
-динамические характеристики.
Впервые разработан комплекс программно-аппаратных средств для коррекции инерционности родиевых ДПЗ, который обеспечил быстродействие на уровне, требуемом для систем управления и защиты. Созданы математические модели, проведены исследования на моделях и демонстрационные эксперименты по управлению реакторами ВВР и ИРТ-2000 от локальных внутризонньгх ДПЗ с эмиттером из родия. Разработан комплекс программ коррекции для перспективных систем внутриреакторного контроля (СВРК).
По результатам выполненных исследований предложен и реализован уникальный метод специальных диагностических исследований на начальном этапе работ по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (ЛПА на ЧАЭС). На основе опыта работ на ЧАЭС, впервые предложен метод и средства контроля при запроектных авариях.
Практическая ценность работы состоит в том, что выполненные исследования позволили разработать и создать несколько разновидностей и поколений устройств измерения и преобразования сигналов ДПЗ для систем внут-риреакторного контроля АЭС с ВВЭР и исследовательских реакторов. В частности, обеспечено научно-техническое сопровождение при вводе в эксплуатацию и передаче СВРК АЭС "Ловиза" в Финляндии. Совершенствование этих средств в части чувствительности и быстродействия продолжается до настоящего времени и ориентирорано на выпуск в составе перспективных СВРК.
Особую практическую ценность представляет уникальный метод и средства на базе ДПЗ, впервые обеспечившие в мае 1986 г. на аварийном блоке ЧАЭС установление непрерывного наблюдения за основными параметрами топливосодержащих масс в подреакторных помещениях разрушенного блока. Полученный опыт рекомендован для внедрения в проекты будущих АЭС в качестве метода и средств контроля и диагностики при запроектных авариях и авариях с расплавлением активной зоны.
Основные результаты, представляемые к зашите:
1. Результаты исследований характеристик ДПЗ,
важных для обеспечения качества измерения их сигналов.
-
Методы и средства коррекции инерционности родиевых ДПЗ.
-
Результаты и опыт диагностических исследований при аварии на 4-м блоке Чернобыльской АЭС. Рекомендации по методу и средствам контроля при запроектных авариях на АЭС.
Личный вклад автора. Приведенные в диссертации исследования проведены лично автором или при его активном и непосредственном участии. В совместных работах автору принадлежат исследования поискового плана и их практическая реализация в реакторньк условиях, особенно в аппаратурно-технической части исследований и проведении измерений.
Основные публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 16 печатных работах. Список наиболее значимых приведен в конце автореферата. Основные результаты докладывались на конференциях, рабочих совещаниях и семинарах по темам контроля управления и диагностики на АЭС как внутри страны, так и за рубежом, в частности, на:
- 2-ой научно-технической конференции стран-
членов СЭВ "Контроль и управление ядерными реакторами
и атомными электростанциями", Варшава, 1973 г.;
16-ом симпозиуме специалистов ВМК по физике ВВЭР, Москва, 1987 г.;
5-й международной рабочей группе WINRE'94, Кельн, 1994 г.
Кроме того, по диссертационной теме проведен ряд семинаров в ИЯР РНЦ "Курчатовский институт".
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами в конце каждой из них. Работа изложена на 106 стр. машинописного текста, включая 31 рисунок.