CN106710649A - 核电厂堆芯核仪表*** - Google Patents

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张瑜
张亮亮
丁丁
雷晴
江辉
史觊
刘东波
陈冬雷
刘宝亭
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Abstract

本发明公开了一种核电厂堆芯核仪表***，其包括依次连接的固定多段式自给能探测器、信号调理机柜及数字化处理与显示设备；其中，固定多段式自给能探测器和信号调理机柜设置在安全壳内，数字化处理与显示设备设置在安全壳外。与现有技术相比，本发明核电厂堆芯核仪表***采用固定式自给能探测器，不需要外部供电，运行时也不需要外部驱动探测器***堆芯，可实时在线测量堆芯三维中子注量率，且使***更易维护；采用数字化处理与显示设备使***具有较强的计算和图形显示能力，能够实时处理测得的数据并在线生成堆芯三维功率分布图，实现反应堆运行最优控制和堆芯三维功率分布图在线显示。

Description

核电厂堆芯核仪表***
技术领域
本发明属于核电厂运行监测领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂堆芯核仪表***。
背景技术
核电厂堆芯核仪表***通过测量堆芯中子注量率，生成三维堆芯核功率分布图；利用测得的数据，可以进行ONIS(堆外核仪表***，Outside Nuclear InstrumentationSystem)功率量程通道校核、堆芯燃料组件燃耗评估、反应堆运行最优控制，以保证燃料包壳的完整性和维护堆芯安全。
已公开核电厂堆芯仪表***大都是依托于模拟仪控技术形成的技术方案，具有结构复杂、数据处理量小、可视性差等缺点，且都是定期离线测量三维堆芯核功率分布，不能实时测量、处理和显示堆芯核功率分布情况。例如，请参阅图1，一种已公开的核电厂堆芯仪表***主要由移动式微型裂变室10、选择和驱动装置12、控制和监测机柜14、信号处理和显示装置16四部分组成。其中，移动式微型裂变室10设置在安全壳20内，选择和驱动装置12、控制和监测机柜14、信号处理和显示装置16设置在安全壳20外。移动式微型裂变室10使用的探测器为移动式裂变探测器，探测器端部通过驱动和导电两用的螺旋形电缆120与选择和驱动装置12连接，通过选择和驱动装置12将探测器***堆芯，选择和驱动装置12每次只能选择并驱动一个探测器进行测量。控制和监测机柜14用于控制选择和驱动装置12、监测测量通道100和机械装置的状态。测量时，探测器在堆芯内移动的过程中，信号处理和显示装置16接收和存储探测器发出的中子注量率信号，离线处理和绘制堆芯中子注量率分布图。堆芯核仪表***是间断工作的，至少每30个等效满功率天启用一次，一个完整的堆芯注量率测量工作大约耗时2小时。
上述堆芯核仪表***至少存在以下缺点：1)移动式裂变探测器在堆芯中移动需外部供电且通过选择和驱动装置12的电机驱动，***结构复杂，工作环节多；2)移动式裂变探测器同一时间只能单探测器工作，一个完整的堆芯注量率测量工作耗时多，且不能在线实时测量；3)硬接线通信数据传输量小，信号抗衰减和抗干扰性能差，且需要使用大量电缆进行信号传输和多个安全壳贯穿件200；4)不能实时处理和传输堆芯三维功率信号，不能实时显示堆芯三维功率分布图，不能在线二次处理，无法实现反应堆运行最优控制；5)探测器或选择和驱动装置12故障需要重新更换探测器并选择备用的选择和驱动装置12，工作环节多。
随着核电和数字化仪控技术的发展，对堆芯核仪表***的结构简易化、高性能、在线监测和图形可视化提出了较高地要求。有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的核电厂堆芯核仪表***。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单、无需外部驱动且能够实现在线实时测量、处理和显示的核电厂堆芯核仪表***。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂堆芯核仪表***，其包括依次连接的固定多段式自给能探测器、信号调理机柜及数字化处理与显示设备；其中，固定多段式自给能探测器和信号调理机柜设置在安全壳内，数字化处理与显示设备设置在安全壳外。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述固定多段式自给能探测器在堆芯中整体固定安装。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述固定多段式自给能探测器由多段独立的子探测器拼装组成。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述固定多段式自给能探测器在辐射场中自行产生电流，电流的大小和变化反映出辐射场的特性和变化。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述信号调理机柜通过探测器电缆与固定多段式自给能探测器连接，用于采集探测器产生的中子注量率信号，进行信号放大、滤波并将电流信号转化为光纤信号。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述数字化处理与显示设备包括数字化信号处理机柜和数字化显示器。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述数字化信号处理机柜通过光纤与安全壳内的信号调理机柜进行连接和通信。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述数字化显示器和数字化信号处理机柜连接。
作为本发明核电厂堆芯核仪表***的一种改进，所述数字化显示器用于在线显示堆芯三维功率分布图、堆芯工况监测与报警画面、堆芯参数最优推荐值。
与现有技术相比，本发明核电厂堆芯核仪表***至少具有以下优点：
1)采用固定式自给能探测器，探测器在堆芯中整体固定安装且可以自行产生电流，不需要外部供电，运行时也不需要选择和驱动装置驱动探测器***堆芯，使得***结构简化、工作流程少；
2)采用固定式自给能探测器，探测器整体固定安装在堆芯中，可实时在线测量堆芯三维中子注量率，解决了移动式裂变探测器只能单探测器工作，一个完整的堆芯注量率测量工作耗时多、且不能在线实时测量的问题；
3)采用光纤通信方式，光纤通信数据传输大、无信号衰减、抗辐照干扰能力强，因此提高了***数据传输和抗干扰能力，并减少了***电缆和安全壳贯穿件的使用数量，解决了硬接线通信数据传输量小，信号抗衰减和抗干扰性能差，且需要使用大量电缆进行信号传输和多个安全壳贯穿件的问题；
4)采用数字化处理与显示设备，使***具有较强的计算和图形显示能力，能够实时处理测得的数据并在线生成堆芯三维功率分布图，实现反应堆运行最优控制和堆芯三维功率分布图在线显示；信号处理机柜还具有数据存储和二次分析功能，可根据核电厂实时工况推荐反应堆运行最优控制方式，以提高堆芯参数并维护堆芯安全；
5)采用固定式自给能探测器，每个探测器由多段独立的子探测器拼装组成，子探测器长度短，方便制造、运输和安装，在堆芯中可灵活调节探测器测量高度和测点位置，而且单一子探测器故障对堆芯三维中子注量率测量质量影响不大，不需重新更换子探测器，使***更易维护。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂堆芯核仪表***进行详细说明。
图1为已公开核电厂堆芯核仪表***的结构示意图。
图2为本发明核电厂堆芯核仪表***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当强调的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明的使用场合。
请参阅图2，本发明核电厂堆芯核仪表***包括固定多段式自给能探测器30、信号调理机柜32、光纤34、数字化处理与显示设备。
固定多段式自给能探测器30设置在安全壳20内，其在堆芯中整体固定安装，每一探测器由多段独立的子探测器拼装组成，子探测器的数量和位置可根据堆芯大小和测点位置进行调整。固定多段式自给能探测器30在辐射场中可自行产生电流，电流的大小和变化反映出辐射场的特性和变化。
信号调理机柜32设置在安全壳20内，其通过探测器电缆300与固定多段式自给能探测器30连接，用于采集探测器产生的中子注量率信号，进行信号放大、滤波并将电流信号转化为光纤信号。
数字化处理与显示设备设置在安全壳20外，包括数字化信号处理机柜36和数字化显示器38。数字化信号处理机柜36通过光纤34与安全壳20内的信号调理机柜32进行连接和通信。数字化显示器38和数字化信号处理机柜36连接，用于在线显示堆芯三维功率分布图、堆芯工况监测与报警画面、堆芯参数最优推荐值等。
与现有技术相比，本发明核电厂堆芯核仪表***至少具有以下优点：
1)采用固定式自给能探测器30，探测器在堆芯中整体固定安装且可以自行产生电流，不需要外部供电，运行时也不需要选择和驱动装置驱动探测器***堆芯，使得***结构简化、工作流程少；
2)采用固定式自给能探测器30，探测器整体固定安装在堆芯中，可实时在线测量堆芯三维中子注量率，解决了移动式裂变探测器只能单探测器工作，一个完整的堆芯注量率测量工作耗时多、且不能在线实时测量的问题；
3)采用光纤通信方式，光纤通信数据传输大、无信号衰减、抗辐照干扰能力强，因此提高了***数据传输和抗干扰能力，并减少了***电缆和安全壳贯穿件200的使用数量，解决了硬接线通信数据传输量小，信号抗衰减和抗干扰性能差，且需要使用大量电缆进行信号传输和多个安全壳贯穿件的问题；
4)采用数字化处理与显示设备，使***具有较强的计算和图形显示能力，能够实时处理测得的数据并在线生成堆芯三维功率分布图，实现反应堆运行最优控制和堆芯三维功率分布图在线显示；信号处理机柜36还具有数据存储和二次分析功能，可根据核电厂实时工况推荐反应堆运行最优控制方式，以提高堆芯参数并维护堆芯安全；
5)采用固定式自给能探测器30，每个探测器由多段独立的子探测器拼装组成，子探测器长度短，方便制造、运输和安装，在堆芯中可灵活调节探测器测量高度和测点位置，而且单一子探测器故障对堆芯三维中子注量率测量质量影响不大，不需重新更换子探测器，使***更易维护。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种核电厂堆芯核仪表***，其特征在于，包括依次连接的固定多段式自给能探测器、信号调理机柜及数字化处理与显示设备；其中，固定多段式自给能探测器和信号调理机柜设置在安全壳内，数字化处理与显示设备设置在安全壳外。
2.根据权利要求1所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述固定多段式自给能探测器在堆芯中整体固定安装。
3.根据权利要求2所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述固定多段式自给能探测器由多段独立的子探测器拼装组成。
4.根据权利要求1所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述固定多段式自给能探测器在辐射场中自行产生电流，电流的大小和变化反映出辐射场的特性和变化。
5.根据权利要求1所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述信号调理机柜通过探测器电缆与固定多段式自给能探测器连接，用于采集探测器产生的中子注量率信号，进行信号放大、滤波并将电流信号转化为光纤信号。
6.根据权利要求1所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述数字化处理与显示设备包括数字化信号处理机柜和数字化显示器。
7.根据权利要求6所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述数字化信号处理机柜通过光纤与安全壳内的信号调理机柜进行连接和通信。
8.根据权利要求7所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述数字化显示器和数字化信号处理机柜连接。
9.根据权利要求8所述的核电厂堆芯核仪表***，其特征在于：所述数字化显示器用于在线显示堆芯三维功率分布图、堆芯工况监测与报警画面、堆芯参数最优推荐值。
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