Комплекс контроля безопасного состояния ядерной энергетической установки на затонувшем объекте

Комплекс контроля безопасного состояния ядерной энергетической установки на затонувшем объекте

Реферат

Изобретение относится к области измерительной техники и касается вопросов определения безопасного состояния ядерного реактора (подкритичен или нет) и измерения плотности потоков гамма-излучения и потоков нейтронов внутри затонувшего объекта с целью оценки состояния барьеров безопасности реакторных установок, определяющих потенциальную опасность радиационного воздействия на персонал, участвующий в работах, и возможное радиоактивное загрязнение окружающей среды, обусловленное проводимыми работами.

Известен комплекс контроля безопасного состояния ядерной энергетической установки (ЯЭУ) на затонувшем объекте, включающий погружной гамма-спектрометр и глубоководный спускаемый обитаемый аппарат (см. "Океанологические исследования и подводные работы на месте гибели атомной подводной лодки "Комсомолец", Москва, Наука, 1996), принятый в качестве прототипа. Погружной спектрометр гамма-излучения состоит из блока детектирования гамма-излучения в отдельной глубоководной герметичной капсуле с герметичным выводом кабеля и измерительной и регистрирующей аппаратуры, размещенной в глубоководном герметичном спускаемом аппарате, соединенной с блоком детектирования гамма-излучения через штатные герметичные вывод и разъем.

Однако указанный комплекс не позволяет однозначно определить состояние реакторов (заглушены они или работают на мощности) и состояние барьеров безопасности реакторных установок, так как располагается вне затонувшего объекта. В этом случае уровень гамма-излучения и его спектр, измеряемые гамма-спектрометром, в сильной степени зависят от расстояния от источника радиоактивности до блока детектирования гамма-излучения из-за хорошего поглощения гамма-квантов в воде. Затрудняет проведение измерений и то, что все точки, в которых можно проводить измерения информативных параметров, располагаются в недоступных местах при нахождении затонувшего объекта на морском дне. Кроме того, указанное устройство, в принципе, не дает сведений о положении рабочих органов компенсации реактивности и аварийной защиты и соответственно о глубине подкритичности реактора. Также указанное устройство не позволяет получать информацию в процессе подъема, транспортировки и постановки в док затонувшего объекта.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и достоверности получения информации о состоянии ЯЭУ с целью снижение риска в ходе проведения аварийно-спасательных работ, подъеме, транспортировке и постановки в док затонувшего объекта.

Указанный технический результат достигается тем, что известный комплекс контроля безопасного состояния ядерной энергетической установки на затонувшем объекте, включающий глубоководный герметичный спускаемый аппарат, погружной спектрометр гамма-излучения, состоящий из блока детектирования гамма-излучения в отдельной глубоководной герметичной капсуле с герметичным выводом кабеля, измерительную аппаратуру и размещенную в глубоководном герметичном спускаемом аппарате, имеющем штатные герметичные выводы, регистрирующую аппаратуру, дополнен глубоководным герметичным контейнером, в котором расположены измерительная аппаратура, система сбора, обработки и передачи информации, автономный источник электропитания аппаратуры, при этом контейнер имеет герметичный вывод с герметичным разъемом для комплексной проверки аппаратуры и подзарядки источников электропитания, блоками детектирования нейтронного излучения, датчиками измерения температуры ядерного реактора, датчиками конечного положения рабочих органов компенсации реактивности и стержней аварийной защиты, датчиками наличия воды в районе расположения ядерного реактора. Причем каждый блок детектирования нейтронного излучения и каждый из упомянутых датчиков заключены каждый в отдельную глубоководную капсулу и связаны через герметичные выводы и герметичные разъемы с расположенной в глубоководном герметичном контейнере измерительной аппаратурой и соединенной с ней системой сбора, обработки и передачи информации. Комплекс также дополнен блоком подачи сигнала дистанционного включения и отключения автономного источника электропитания аппаратуры в глубоководном контейнере и блоком приема информации от затонувшего объекта, которые размещены в глубоководном герметичном спускаемом аппарате. При этом каждая глубоководная герметичная капсула и глубоководный герметичный контейнер помещены в защитные устройства для предохранения от пожара и от больших статических и динамических нагрузок и размещены на объекте. Система сбора, обработки и передачи информации выполнена с возможностью соединения ее с помощью ультразвукового волновода через герметичный вывод и герметичный разъем в глубоководном герметичном контейнере с корпусом затонувшего объекта. Глубоководный спускаемый аппарат оборудован снаружи гидрофоном для приема ультразвукового сигнала от затонувшего объекта, соединенным с блоком приема информации глубоководного контейнера, и выполнен с возможностью закрепления его на затонувшем объекте. Регистрирующая аппаратура выполнена с возможностью передачи информации, принятой от затонувшего объекта, на приемные устройства аварийно-спасательным служб, а блок подачи сигнала дистанционного включения и отключения автономного источника электропитания аппаратуры в глубоководном контейнере с возможностью управления им аварийно-спасательными службами.

Введение глубоководного герметичного контейнера, располагающегося внутри затонувшего объекта, и в котором расположены измерительная аппаратура, система сбора, обработки и передачи информации, автономный источник электропитания, а также размещение его в защитном устройстве для предохранения его от пожара, больших статических и динамических нагрузок позволяет резко увеличить живучесть электронной и электрической аппаратуры в случае затопления объекта на больших глубинах и возникновении неблагоприятных факторов в случае пожара при столкновении с другими объектами, ударе о грунт и взрывах различных устройств.

Оборудование контейнера герметичным выводом с герметичным разъемом позволяет в процессе эксплуатации объекта производить комплексную проверку аппаратуры и подзарядку источников электропитания.

Включение в состав контейнера автономного источника электропитания исключить зависимость измерительной и передающей аппаратуры от бортовых источников электропитания объекта в случае его затопления или повреждения.

Введение в состав комплекса контроля дополнительно средств измерения плотности нейтронного потока и температуры реактора позволяет с большей надежностью определить состояние реактора (работает на мощности или заглушен), так как уменьшается вероятность одновременного отказа всех средств измерения по общей причине в силу различных принципов проведения измерений, а включение средств определения конечного положения органов компенсации реактивности и аварийной защиты позволяет оценить величину подкритичности, что крайне важно для дальнейшего прогнозирования поведения реактора, введение же датчиков наличия воды в районе расположения ядерного реактора позволяет ввести поправки на ослабление ионизирующего излучения из-за поглощения в воде.

Система сбора, обработки и передачи информации позволяет опросить все средства измерения, произвести необходимые вычисления и преобразовать полученную информацию в ультразвуковой сигнал, который по ультразвуковому волноводу передается на корпус объекта и дальше через корпус и морскую воду к глубоководному спускаемому аппарату.

Использование ультразвукового способа при передаче информации позволяет резко увеличить надежность доставки информации, так как позволяет отказаться от использования электрического кобеля внутри объекта и отпадает необходимость включать в корпус объекта герметичные выводы, что снижает его надежность. Кроме того, так как ультразвук имеет малый коэффициент затухания в морской воде и металлах (см. Красильников В.А., Крылов В.В. "Введение в физическую акустику", Москва, Наука, 1985 г. и Бергман Л., "Ультразвук и его применение в науке и технике", Москва, Издательство иностранной литературы, 1956), появляется возможность использования дистанционного способа включения источников электропитания внутри глубоководного герметичного контейнера снаружи затонувшего объекта, при этом глубоководный спасательный аппарат может не подходить вплотную к затонувшему объекту.

Использование дистанционного способа включения источников электропитания внутри глубоководного герметичного контейнера позволяет резко снизить потребление электроэнергии и тем самым увеличить время, необходимое для поиска затонувшего объекта и оценки состояния ЯЭУ и радиационной обстановки внутри затонувшего объекта.

Выполнение глубоководного спускаемого аппарата с учетом возможности его закрепления на затонувшем объекте позволяет проводить измерения в процессе его подъема, транспортировки и постановки в док, а блока регистрации информации с учетом возможности передачи информации на приемные устройства, расположенные на судах аварийно-спасательных служб, позволяет осуществлять контроль за состоянием ЯЭУ на всех этапах проведения аварийно-спасательных работ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен комплекс контроля безопасного состояния ядерной энергетической установки на затонувшем объекте.

Комплекс включает глубоководный герметичный спускаемый аппарат 1, размещаемый снаружи от затонувшего объекта 2, расположенный внутри объекта 2 глубоководный герметичный контейнер 3, в котором расположены измерительная аппаратура 4, соединенная с системой сбора, обработки и передачи информации 5, автономный источник электропитания аппаратуры (не показан). Снаружи от глубоководного герметичного контейнера 3 расположены связанные с измерительной аппаратурой 4 блоки детектирования гамма-излучения 6, блоки детектирования нейтронного излучения 7, датчики измерения температуры 8 ядерного реактора, датчики конечного положения рабочих органов компенсации реактивности и стержней аварийной защиты 9, датчики наличия воды 10 в районе расположения ядерного реактора (показаны по одному блоку детектирования 6, 7 и одному датчику 8, 9, 10). В зависимости от типа объекта необходимое количество датчиков может быть различным. Каждый блок детектирования 6, 7 и каждый датчик 8, 9, 10 помещены в отдельную глубоководную герметичную капсулу 11 с герметичным выводом 12 и соединены с измерительной аппаратурой 4 с помощью электрических кабелей 13 через герметичные разъемы 14 и герметичные вводы 15 в корпусе глубоководного герметичного контейнера 3. Система сбора, обработки и передачи информации 5 с помощью ультразвукового волновода 16 через герметичный вывод 17 в корпусе глубоководного герметичного контейнера 3 и герметичный разъем 18 соединена с корпусом затонувшего объекта 2, а через герметичный ввод 19 соединена с герметичный разъемом 20 для комплексной проверки аппаратуры и подзарядки источников электропитания.

Каждая глубоководная герметичная капсула 11 и глубоководный герметичный контейнер 3 помещены в защитные устройства (не показаны) для предохранения от пожара и больших статических и динамических нагрузок.

В глубоководном спускаемом аппарате 1 находится блок подачи сигнала дистанционного включения и отключения автономного источника электропитания в контейнере 3 (не показан) и блок приема информации 21 и соединенная с ним регистрирующая аппаратура 22. Снаружи у глубоководного спускаемого аппарата 1 имеется гидрофон 23, соединенный через штатный гермоввод 24 в корпусе глубоководного спускаемого аппарата 1 с блоком приема информации 21 от затонувшего объекта 2.

Комплекс контроля безопасного состояния ядерной энергетической установки на затонувшем объекте работает следующем образом. После определения места затонувшего объекта глубоководный спускаемый аппарат 1 размещается в зоне приема ультразвукового сигнала от затонувшего объекта 2 и соответственно в зоне передачи сигнала на включение источника электропитания в глубоководном контейнере 3. По команде аварийно-спасательных служб блоком дистанционного включения и отключения электропитания подается ультразвуковой сигнал на включение источника электропитания измерительной аппаратуры 4 и системы сбора, обработки и передачи информации 5, которая в соответствии с заданным алгоритмом работы начинает производить опрос измерительной аппаратуры 4 и преобразовывать полученную информацию в ультразвуковой сигнал, который по ультразвуковому волноводу 16 поступает на корпус 2 затонувшего объекта и далее через корпус затонувшего объекта 2 и морскую воду - на гидрофон 23 глубоководного спускаемого аппарата 1. Затем после расшифровки сигналов блоком приема информации 21 от затонувшего объекта информация поступает на регистрирующую аппаратуру 22, которая или накапливает информацию, или же одновременно может передавать ее аварийно-спасательным службам.

В соответствии с инструкциями по эксплуатации измерительной аппаратуры 4 и системы сбора, обработки и передачи информации 5 через герметичный разъем 19 производится периодическая комплексная проверка аппаратуры и подзарядка источника электропитания.

Комплекс контроля безопасного состояния ядерной энергетической установки на затонувшем объекте, включающий глубоководный герметичный спускаемый аппарат, погружной спектрометр гамма-излучения, состоящий из блока детектирования гамма-излучения в отдельной глубоководной герметичной капсуле с герметичным выводом кабеля, измерительную аппаратуру и размещенную в глубоководном герметичном спускаемом аппарате, имеющем штатные герметичные выводы, регистрирующую аппаратуру, отличающийся тем, что он дополнен глубоководным герметичным контейнером, в котором расположены измерительная аппаратура, система сбора, обработки и передачи информации, автономный источник электропитания аппаратуры, при этом контейнер имеет герметичный вывод с герметичным разъемом для комплексной проверки аппаратуры и подзарядки источников электропитания, блоками детектирования нейтронного излучения, датчиками измерения температуры ядерного реактора, датчиками конечного положения рабочих органов компенсации реактивности и стержней аварийной защиты, датчиками наличия воды в районе расположения ядерного реактора, причем каждый блок детектирования нейтронного излучения и каждый из упомянутых датчиков заключены каждый в отдельную глубоководную капсулу и связаны через герметичные выводы и герметичные разъемы с расположенной в глубоководном герметичном контейнере измерительной аппаратурой и соединенной с ней системой сбора, обработки и передачи информации, блоком подачи сигнала дистанционного включения и отключения автономного источника электропитания аппаратуры в глубоководном контейнере и блоком приема информации от затонувшего объекта, которые размещены в глубоководном герметичном спускаемом аппарате, при этом каждая глубоководная герметичная капсула и глубоководный герметичный контейнер помещены в защитные устройства для предохранения от пожара и от больших статических и динамических нагрузок и размещены на объекте, а система сбора, обработки и передачи информации выполнена с возможностью соединения ее с помощью ультразвукового волновода через герметичный вывод и герметичный разъем в глубоководном герметичном контейнере с корпусом затонувшего объекта, причем глубоководный спускаемый аппарат оборудован снаружи гидрофоном для приема ультразвукового сигнала от затонувшего объекта, соединенным с блоком приема информации глубоководного контейнера, и выполнен с возможностью закрепления его на затонувшем объекте, а регистрирующая аппаратура выполнена с возможностью передачи информации, принятой от затонувшего объекта, на приемные устройства аварийно-спасательных служб, а блок подачи сигнала дистанционного включения и отключения автономного источника электропитания аппаратуры в глубоководном контейнере - с возможностью управления им аварийно-спасательными службами.