«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Атомная энергетика

Передовые технологические решения в области ядерной энергетики и безопасности

Система контроля герметичности оболочек твэлов по газу для современных и перспективных реакторов на быстрых нейтронах

Цели и задачи системы

Система контроля герметичности оболочек твэлов по газу функционирует при работе реакторов на быстрых нейтронах на мощности и обеспечивает:

  • контроль суммарной активности защитного газа реактора из газовой подушки;
  • определение изотопного состава гамма-активных нуклидов в защитном газе;
  • непрерывный оперативный контроль появления и развития дефектов оболочки твэлов типа «газовая неплотность»;
  • передачу в АСРК и АСУ ТП сигналов о превышении контрольного и предельно допустимого уровней негерметичности оболочек твэл по газу.

Актуальность и новизна системы

В регламентных документах современных энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах вводится предел безопасной эксплуатации (ПБЭ) по суммарной активности газа в газовой подушке реактора, согласно которому дефекты типа газовой неплотности должны составлять не более 0,1% от числа твэлов в активной зоне. Применяемое в настоящее время на реакторах типа БН штатное оборудование газовой системы на основе счетчиков Гейгера-Мюллера (УДГБ-201Е, УДГБ-202Е) в диапазоне регистрируемых энергий от 0,3 до 3,0 МэВ не обеспечивает надлежащее измерение объемной активности основного осколочного радионуклида 133Xe, имеющего «мягкий» бета-спектр (максимальная энергия β-частиц 0,35 МэВ).

Отметим, что в указанном диапазоне энергий обеспечивается эффективная регистрация активационного радионуклида 41Ar (максимальная энергия β-частиц 2,5 МэВ). Но при обнаружении разгерметизации оболочки твэла высокая активность 41Ar, зависящая от эксплуатационного режима, является фоном, маскирующим обнаружение осколочных радионуклидов.

Входящая в состав ГСКГО спектрометрическая петля газовой системы КГО, обеспечивая высокую точность измерения объемных активностей радионуклидов, не позволяет обеспечить своевременное реагирование на превышение ПБЭ. Таким образом, потребовалось провести разработку принципиально нового устройства детектирования для реактора БН-600, позволяющего оперативно реагировать на превышение предела безопасной эксплуатации.

Внедрение системы

В 2016 году на 3 блоке Белоярской АЭС успешно прошла испытания и была сдана в опытную эксплуатацию модернизированная газовая система контроля герметичности оболочек твэлов (ГСКГО) реактора БН-600. В состав системы входит блок детектирования объемной активности газа на основе ионизационной камеры специальной конструкции, разработанный специалистами АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» для применения в системах газового КГО быстрых реакторов.

В отличие от блоков детектирования, используемых на АЭС в настоящее время, разработанное устройство позволяет оперативно измерять объемную суммарную активность реакторного газа во всем диапазоне ожидаемых значений, а также эффективно обнаруживать газовую разгерметизацию на ранней стадии за счет разделения составляющих активности вызванных осколочными и активационными радионуклидами.

Российских и зарубежных аналогов разработка не имеет. Результаты испытаний и опытной эксплуатации системы на третьем блоке Белоярской АЭС подтвердили высокие эксплуатационные характеристики разработки и ее соответствие современными требованиями по обеспечению безопасности эксплуатирующихся и перспективных реакторов на быстрых нейтронах.