Система контроля геометрии топлива, предложенная учеными Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (ИРЭ РАН), не имеет аналогов в мире. Она позволяет значительно облегчить трудозатраты и деньги на проведение планово-предупредительного ремонта (ППР).
Ключевая часть системы – это оптоволоконные датчики, которые позволяют контролировать геометрию топлива без остановки реактора и выгрузки тепловыделяющих сборок (ТВС).
Датчик представляет собой оптоволоконный стержень-провод. Внутри сердцевин световода излучением фемтосекундного лазера записана брэгговская решетка – наноструктура, которая имеет определенный период. Работает световод за счет эффекта полного внутреннего отражения. Двигаясь вдоль решетки, свет отражается, но только на определенной длине волны: например, зеленый и синий проходят, а красный отражается. Когда световод изгибается или нагревается, мы видим это изменение в спектре отражения, что говорит о возникновении деформации.
«Парк реакторов РБМК довольно старый. Активная зона таких установок состоит из графитовой кладки, которая под воздействием температуры и радиации со временем разбухает, растрескивается. Из-за этого могут деформироваться каналы, в которые устанавливают ТВС. Деформация канала, или так называемая стрела прогиба, – важнейший эксплуатационный параметр», – объяснил заместитель директора ИРЭ по научной работе Олег Бутов.
По его словам, сильное искривление графитовой кладки приводит к повреждениям ТВС и стержней систем управления и защиты реактора.
В обычной ситуации устранить эти неполадки возможно было, только остановив и охладив реактор, выгрузив сборки. В среднем такие манипуляции занимали от двух до трех недель. Благодаря появлению инновационной системы контроля специалисты смогут следить за параметрами реактора, не прерывая процесс, и оперативно реагировать на необходимость ремонта.
Сейчас систему контроля геометрии топлива внедряют на всех российских реакторах РБМК. Например, на Смоленской АЭС оптоволоконные датчики впервые были использованы в составе измерительной системы ИКС49 производства компании «Пролог» во время планово-предупредительного ремонта в 2018 году.
Разработчики системы отмечают, что систему можно адаптировать и использовать для реакторов любого типа, а также использовать для измерения деформации других элементов реакторной установки – формоизменений активной зоны, вибрации парогенераторов и топлива.
Олег Бутов также подчеркнул, что у разработки в перспективе широкий круг применения. Например, датчики можно применить в строительстве для контроля сложных инженерных конструкций и сооружений, в нефтегазовой отрасли для внутрискважинного контроля, в геологии – для контроля оползней, анализа эволюции геологических разломов.
Источник: Страна Росатом
распечатать статью
