Метод локализации удара для системы обнаружения свободных предметов в контуре циркуляции теплоносителя реакторных установок с ВВЭР

05.12.2019 2019 - №04 Атомные электростанции

И.В. Максимов В.В. Перевезенцев

https://doi.org/10.26583/npe.2019.4.02

В реакторных установках с ВВЭР не исключено появление в главном циркуляционном контуре свободных, слабозакрепленных и посторонних предметов. Опыт эксплуатации показывает, что раннее обнаружение и оценка параметров подобных инцидентов могут предоставить время, требуемое на устранение или минимизацию повреждений основного оборудования реакторной установки. Описывается метод локализации удара свободного, слабозакрепленного или постороннего металлического предмета, находящегося в контуре циркуляции теплоносителя реакторной установки с ВВЭР. Точное определение места возникновения акустической аномалии необходимо для диагностирования неисправностей основного оборудования реакторной установки. В случае появления свободных, слабозакрепленных и посторонних предметов важно отслеживать пути их передвижения по главному циркуляционному контуру, а также места их локализации физическими барьерами.

В основе метода лежит представление поверхности, по которой распространяется акустическая волна, в виде 3D-модели главного циркуляционного контура РУ. Модель представляется в виде графа, в котором вершины характеризуют контрольные точки на поверхности РУ, а ребра – расстояния между ними. Метод основан на использовании информации о скорости распространения акустической волны и разнице времен прихода переднего фронта на различные датчики. Показано, что при регистрации эффекта более чем тремя датчиками, наряду с оценкой координаты удара, возможно оценить среднюю скорость распространения акустической волны. Для определения времени прихода переднего фронта используется метод обнаружения изменения дисперсии сигнала. Средняя ошибка локализации при условии среднего размера между контрольными точками на поверхности РУ 300 мм составила ~ 600 мм. Разработанный алгоритм легко адаптируется под любую реакторную установку с ВВЭР. Полученные значения отклонений приемлемы для практического использования.

Ссылки

1. Regulatory Guide 1.133. Loose Part Detection Program for the Primary System of Light-Water Cooled Reactors : tech. rep. – U.S. Nuclear Regulatory Commission. – 1981. – 6 p.
2. Operation and Maintenance of Nuclear Power Plants. Part 12 Loose Part Monitoring. – American Society of Mechanical Engineers (ASME). – 2015. – 523 p.
3. IEC 60988. Nuclear power plants. Instrumentation important to safety. Acoustic monitoring systems for detection of loose parts: Characteristics, design criteria and operational procedures. – 2009. – 75 p.
4. ГОСТ Р ИСО 13379-1-2015. Контроль состояния и диагностика машин. Методы интерпретации данных и диагностирования. Общее руководство. Часть 1. – М.: Стандартинформ, 2015. – 33 с.
5. Olma B. Source location and mass estimation in loose parts monitoring of LWR. // Progress in Nuclear Energy. – 1985. – Vol. 15. – PP. 583-594.
6. Szappanos G. et al. Analysis of measurements made by HELPS loose part detection system during installation and operation periods. // Progress in Nuclear Energy. – 1999. – Vol. 34. – No. 3. – PP. 185-193.
7. Kim J.S. et al. Development of automatic algorithm for localizing loose parts with a steam generator. // Nuclear Engineering and Design. – 2003. – Vol. 219. – No. 3. – PP. 269-276.
8. Choi Y.C., Park J.H., Choi K.S. An impact source localization technique for a nuclear power plant by using sensors of different types. // ISA Transactions. – 2011. – Vol. 50. – No. 1. – PP. 111-118.
9. Park J.H., Kim Y.H. Impact source localization on an elastic plate in a noisy environment. // Measurement Science and Technology. – 2006. – Vol. 17. – No. 10. – PP. 2757-2766.
10. Park G.Y. et al. An estimation method for impact location of loose parts. // Progress in Nuclear Energy. – 2006. – Vol. 48. – No. 4. – PP. 360-370.
11. Ki H.I., SeongIn M., SoonWoo H. ANN based localization of metal ball impacts on reactor pressure boundary struc- ture. // Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting Gyeongju, Korea, October 26-27. – 2017. – 3 p.
12. Figedy S., Oksa G. Modern methods of signal processing in the loose part monitoring system. // Progress in Nuclear Energy. – 2005. – Vol. 46 (3-4). – PP. 253-267.
13. Liska J., Kunkel S. Localization of loose part impacts on the general 3D surface of the nuclear power plant coolant circuit components. // Progress in Nuclear Energy. – 2017. – Vol. 99. – PP. 140-146.
14. Zheng H., Cao Y., Yang J. A method for estimating impact location of loose part using HHT. // Fourth International Symposium on Precision Mechanical Measurements / Ed. by Y. Fei, K.-C. Fan, R. Lu. – SPIE, 12.2008. – 6 p.
15. Page E.S. Cumulative Sum Charts. // Technometrics. – 1961. – Vol. 3. – No. 1. – PP. 1-9.
16. Liu M. et al. A new method for arrival time determination of impact signal based on HHT and AIC. // Mechanical Systems and Signal Processing. – 2017. – Vol. 86. – PP. 177-187.
17. Максимов И.В., Павелко В.И., Перевезенцев В.В., Трыков Е.Л. Метод выделения полезного сигнала для системы обнаружения свободных, слабозакрепленных и посторонних предметов в главном циркуляционном контуре реакторной установки с водо-водяным энергетическим реактором // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. – 2018. – № 1. – C. 4-15.
18. Truong C., Oudre L., Vayatis N. A review of change point detection methods. – 2018. – 46 p. Электронный ресурс: https://arxiv.org/abs/1801.00718 (дата доступа 19.02.2019).
19. Lavielle M. Using penalized contrasts for the change-point problem. // Signal Processing. – 2005. – Vol. 85. – No 8. – PP. 1501-1510.
20. Dijkstra E.W. A note on two problems in connexion with graphs. // Numerische Mathematik. – 1959. – Vol. 1. – No. 1. – PP. 269-271.

система обнаружения свободных предметов мониторинг диагностика АЭС локализация

Ссылка для цитирования статьи: Максимов И.В., Перевезенцев В.В. Метод локализации удара для системы обнаружения свободных предметов в контуре циркуляции теплоносителя реакторных установок с ВВЭР. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – № 4. – С. 28-38. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2019.4.02 .