SISTEMA Y METODO DE VIGILANCIA DE VIBRACIONES DE UN REACTOR NUCLEAR.

Sistema y método da vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear.



Un sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear tiene un primer transductor ultrasónico para transmisión, un transmisor ultrasónico, un segundo transductor ultrasónico para recepción, un receptor ultrasónico, un procesador de señal, y una unidad de visualización. El primer transductor ultrasónico para transmisión está dispuesto sobre la superficie exterior de una vasija de presión del reactor y está configurado para convertir una señal de transmisión en una señal de pulso ultrasónico y permitir que el pulso ultrasónico sea transmitido a un componente interno del reactor. El segundo transductor ultrasónico para recepción está dispuesto sobre la superficie exterior de la vasija de presión del reactor y está configurado para recibir un pulso ultrasónico reflejado, reflejado por el componente interno del reactor, y convertir el pulso ultrasónico reflejado recibido en una señal de recepción.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200900794.

Solicitante: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 1-1 SHIBAURA 1-CHOME, MINATO-KU TOKYO 105 - 8001 JAPON.

Inventor/es: SATO,Michio, KURODA,Hidehiko, IZUMI,Mikio, ENOMOTO,Mitsuhiro, YODA,Masaki.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01H1/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01H MEDIDA DE VIBRACIONES MECANICAS O DE ONDAS ULTRASONORAS, SONORAS O INFRASONORAS.Medida de vibraciones en sólidos utilizando la conducción directa al detector (G01H 9/00, G01H 11/00 tienen prioridad).
  • G01N29/11 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 29/00 Investigación o análisis de materiales por el empleo de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras; Visualización del interior de objetos por transmisión de ondas ultrasonoras o sonoras a través del objeto (G01N 3/00 - G01N 27/00 tienen prioridad). › mediante la medida de la atenuación de ondas acústicas.
  • G01N29/46 G01N 29/00 […] › mediante análisis espectral, p. ej. análisis de Fourier.
  • G21C17/00 G […] › G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR.G21C REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores híbridos fisión-fusión G21B; explosivos nucleares G21J). › Vigilancia; Ensayos.
  • G21C17/003 G21C […] › G21C 17/00 Vigilancia; Ensayos. › Inspección remota de las vasijas, p. ej. de las vasijas de presión.
SISTEMA Y METODO DE VIGILANCIA DE VIBRACIONES DE UN REACTOR NUCLEAR.

Fragmento de la descripción:

Sistema y método de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear.

Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas

Esta solicitud está basada en y reivindica los beneficios de prioridad de la anterior solicitud de patente japonesa Nº 2008-077296, presentada en la Oficina Japonesa de Patentes el 25 de marzo de 2008, cuyo contenido completo se incorpora por referencia en este documento.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear para monitorizar la integridad estructural de un componente interno del reactor nuclear y su método.

Como técnica para comprobar la salud estructural de un componente interno de un reactor nuclear, se conoce un método que mide la amplitud de vibraciones o la frecuencia de vibraciones del componente interno del reactor nuclear y evalúa los valores de la medición o la tendencia de los mismos. Para medir la vibración del componente interno del reactor nuclear, generalmente se adopta un método en el que se instala un sensor de vibraciones en el reactor, y una señal procedente del sensor de vibraciones es enviada fuera del reactor por medio de un cable de señal.

Sin embargo, en este método es necesario tender el cable de señal por dentro y por fuera del reactor nuclear, de manera que la preparación para la medición lleva mucho trabajo.

Para hacer frente a este problema, se ha propuesto un sistema de medición ultrasónica de vibraciones como se divulga en la patente japonesa Nº 3.782.559 (cuyo contenido completo se incorpora por referencia en este documento).

En este sistema de medición ultrasónica de vibraciones, se coloca un sensor ultrasónico sobre la superficie exterior de una vasija de presión del reactor, y se permite que un pulso ultrasónico se propague dentro del reactor a través de la vasija de presión del reactor. El pulso ultrasónico que se propaga dentro del reactor choca con y es reflejado por un componente interno del reactor, como por ejemplo un barrilete o una bomba de chorro subacuática. El pulso ultrasónico reflejado es devuelto otra vez al sensor ultrasónico a través de la vasija de presión del reactor.

Si el componente interno del reactor, como por ejemplo un barrilete, vibra, el tiempo de propagación del pulso ultrasónico reflejado devuelto varía ligeramente debido a la vibración. Suponiendo que el cambio en el tiempo de propagación del pulso ultrasónico es Δt (s), la amplitud de vibraciones L (m) del componente interno del reactor, como por ejemplo un barrilete, se calcula usando la siguiente ecuación (1).

"C" es la velocidad del sonido (m/s) en el agua del reactor.

Trazando el ΔL en series temporales, puede sintetizarse la forma de onda de vibraciones del componente interno del reactor, tal como un barrilete.

En el sistema convencional de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear y su método, un sensor ultrasónico empleado es configurado tanto como transmisor como receptor del ultrasonido. Así, por ejemplo, en el caso en que el componente interno del reactor, como una bomba de chorro, esté dispuesto inclinado con relación a la vasija de presión del reactor, el pulso ultrasónico es reflejado oblicuamente por la bomba de chorro, de manera que el pulso ultrasónico reflejado no es devuelto a la posición de la fuente de ultrasonidos. Como resultado, el sensor ultrasónico no puede recibir el pulso ultrasónico reflejado, haciendo imposible medir la vibración del componente interno del reactor.

La presente invención se ha realizado para resolver el problema anterior, y un objeto de la misma es proporcionar un sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear para monitorizar la integridad estructural de un componente interno del reactor nuclear, y su método capaz de medir la vibración de una estructura interna del reactor dispuesta inclinada con relación a la vasija de presión de un reactor.

Breve resumen de la invención

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear que comprende: un primer transductor ultrasónico para transmisión que está dispuesto sobre la superficie exterior de una vasija de presión del reactor y está configurado para convertir una señal de transmisión en una señal de pulso ultrasónico y permitir que el pulso ultrasónico sea transmitido a un componente interno del reactor; un transmisor ultrasónico que está conectado eléctricamente al primer transductor ultrasónico y está configurado para transmitir la señal de transmisión; un segundo transductor ultrasónico para recepción que está dispuesto sobre la superficie exterior de la vasija de presión del reactor y está configurado para recibir un pulso ultrasónico reflejado, reflejado por el componente interno del reactor, y convertir el pulso ultrasónico reflejado recibido en una señal de recepción; un receptor ultrasónico que está conectado eléctricamente al segundo transductor ultrasónico y está configurado para recibir la señal de recepción; un procesador de señal que está conectado eléctricamente al transmisor ultrasónico y al receptor ultrasónico y está configurado para introducir una señal en el transmisor ultrasónico y recibir una señal procedente del receptor ultrasónico para aplicar procesamiento de señal a la señal; y una unidad de visualización que está configurada para visualizar información de vibraciones del componente interno del reactor obtenida como resultado del procesamiento de señal por el procesador de señal.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear que comprende: permitir que un pulso ultrasónico sea transmitido a un componente interno del reactor usando un primer transductor ultrasónico para transmisión que está dispuesto sobre la superficie exterior de una vasija de presión del reactor; recibir un pulso ultrasónico reflejado, reflejado por el componente interno del reactor, usando un segundo transductor ultrasónico para recepción que está dispuesto sobre la superficie exterior de la vasija de presión del reactor; y aplicar procesamiento de señal a la señal de pulso ultrasónico reflejado para medir la vibración del componente interno del reactor.

Breve descripción de los dibujos

Lo anterior y otras características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la discusión, más adelante en este documento, de realizaciones específicas ilustrativas de la misma presentadas en conjunción con los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es una vista que muestra esquemáticamente una configuración de un sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear según una primera realización de la presente invención;

la Fig. 2 es una vista explicativa que muestra un estado de propagación de una señal ultrasónica de la Fig. 1;

la Fig. 3 es una vista explicativa que muestra un método de medición de la vibración usando la señal ultrasónica reflejada de la Fig. 1;

las Figs. 4A a 4C son vistas explicativas que muestran el pulso ultrasónico que ha de ser transmitido de la Fig. 1 y pulsos ultrasónicos que han de ser recibidos de la Fig. 1, en las que la Fig. 4A es un gráfico de tiempos de la señal de pulso eléctrico que es el pulso ultrasónico transmitido desde el transductor ultrasónico para transmisión, la Fig. 4B es un gráfico de tiempos de un pulso ultrasónico recibido por el transductor ultrasónico para recepción, y la Fig. 4C es un gráfico de tiempos de otro pulso ultrasónico recibido por el transductor ultrasónico para recepción;

la Fig. 5 es una vista explicativa que muestra un método de reconstrucción de amplitud de vibraciones real a partir de valores de medición discretos de la amplitud de vibraciones de la Fig. 1;

la Fig. 6 es una vista que muestra esquemáticamente una configuración de un sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor nuclear según una segunda realización de la presente invención;

las Figs. 7A y 7B son vistas explicativas que muestran una relación temporal y una relación de frecuencia entre un pulso de RF de transmisión y un pulso de RF de recepción de la Fig. 6, en las que la Fig. 7A es un gráfico de tiempos...

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear que comprende:

un primer transductor ultrasónico (1) para transmisión que está dispuesto sobre la superficie exterior de una vasija de presión del reactor y está configurado para convertir una señal de transmisión en una señal de pulso ultrasónico y permitir que el pulso ultrasónico (11) sea transmitido a un componente interno del reactor (14);

un transmisor ultrasónico (6) que está conectado eléctricamente al primer transductor ultrasónico y está configurado para transmitir la señal de transmisión;

un segundo transductor ultrasónico (2) para recepción que está dispuesto sobre la superficie exterior de la vasija de presión del reactor y está configurado para recibir un pulso ultrasónico reflejado (16), reflejado por el componente interno del reactor, y convertir el pulso ultrasónico reflejado recibido en una señal de recepción;

un receptor ultrasónico (7) que está conectado eléctricamente al segundo transductor ultrasónico y está configurado para recibir la señal de recepción;

un procesador de señal (8) que está conectado eléctricamente al transmisor ultrasónico y al receptor ultrasónico y está configurado para introducir una señal en el transmisor ultrasónico y recibir una señal procedente del receptor ultrasónico para aplicar procesamiento de señal a la señal; y

una unidad de visualización (9) que está configurada para visualizar información de vibraciones del componente interno del reactor obtenida como resultado del procesamiento de señal por el procesador de señal.

2. El sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 1, en el que

la señal de transmisión es una señal de pulso de radiofrecuencia.

3. El sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 1, en el que

el primer transductor ultrasónico (1) puede cambiar el ángulo incidente del pulso ultrasónico.

4. El sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 1, en el que

el segundo transductor ultrasónico (2) puede cambiar el ángulo de recepción del pulso ultrasónico.

5. El sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 1, en el que

el primer transductor ultrasónico (1) puede cambiar el ángulo incidente del pulso ultrasónico, y

el segundo transductor ultrasónico (2) puede cambiar el ángulo de recepción del pulso ultrasónico.

6. El sistema de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 1, en el que

el procesador de señal (8) realiza el análisis de frecuencia para la señal recibida para calcular la frecuencia original del componente interno del reactor (14) que no tiene frecuencia extraordinaria, y

la unidad de visualización (9) visualiza el cambio temporal de la diferencia de frecuencia.

7. Un método de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear que comprende:

permitir que un pulso ultrasónico (11) sea transmitido a un componente interno del reactor (14) usando un primer transductor ultrasónico (1) para transmisión que está dispuesto sobre la superficie exterior de una vasija de presión del reactor;

recibir un pulso ultrasónico reflejado (16), reflejado por el componente interno del reactor, usando un segundo transductor ultrasónico (2) para recepción que está dispuesto sobre la superficie exterior de la vasija de presión del reactor; y

aplicar procesamiento de señal a la señal de pulso ultrasónico reflejado recibido para analizar la vibración del componente interno del reactor.

8. El método de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 7, que comprende:

cambiar la posición del primer transductor ultrasónico (1) y el ángulo de recepción del pulso ultrasónico en el segundo transductor ultrasónico (2) de manera que la posición en la que el pulso ultrasónico se refleja sobre el componente interno del reactor (14) se desplace para cambiar la posición de medición de vibraciones.

9. El método de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 7, que comprende:

cambiar el ángulo incidente del pulso ultrasónico que ha de ser transmitido desde el primer transductor ultrasónico (1) y la posición del segundo transductor ultrasónico (2) de manera que la posición en la que el pulso ultrasónico se refleja sobre el componente interno del reactor (14) se desplace para cambiar la posición de medición de vibraciones.

10. El método de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 7, que comprende:

cambiar las posiciones del primer transductor ultrasónico (1) y el segundo transductor ultrasónico (2) de manera que la posición en la que el pulso ultrasónico se refleja sobre el componente interno del reactor (14) se desplace para cambiar la posición de medición de vibraciones.

11. El método de vigilancia de vibraciones de un reactor (3) nuclear según la reivindicación 7, que comprende:

cambiar el ángulo incidente del pulso ultrasónico que ha de ser transmitido desde el primer transductor ultrasónico (1) y el ángulo de recepción del pulso ultrasónico en el segundo transductor ultrasónico (2) de manera que la posición en la que el pulso ultrasónico se refleja sobre el componente interno del reactor (14) se desplace para cambiar la posición de medición de vibraciones.


 

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