CN109961861A - 一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器 - Google Patents

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青先国
朱宏亮
高志宇
包超
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    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
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    • G21C17/104—Measuring reactivity
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Abstract

本发明属于核电站反应性测量技术领域，具体涉及一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器。本发明的仪器包括宽频带低噪声前级放大器、直流高压电源、高速数字化采集模块、低压电源和数据处理设备。宽频带低噪声前级放大器接收源量程探测器信号并加以放大，高速数字化采集模块接收宽频带低噪声前级放大器输出信号，将高速数字化后的信号数据传输至数据处理设备，直流高压电源为源量程探测器提供高压，低压电源为宽频带低噪声前级放大器、高速数字化采集模块和直流高压电源供电，数据处理设备计算核电站反应堆反应性。本发明能够实现核电站反应堆停堆期间的反应性准确测量，适用于核电站反应堆停堆期间的反应性监测和相关试验。

Description

一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器
技术领域
本发明属于核电站反应性测量技术领域，具体涉及一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器。
背景技术
反应性是指示核反应堆内部中子有效增值系数Keff对临界值的相对偏离量，是反映反应堆运行情况的重要参数,它的准确测量对于反应堆的安全运行和发挥其经济效益有着重要的意义。
传统的反应性测量仪器利用功率量程探测器信号作为信号源，通过小电流放大电路放大并采集电流信号，利用数字逆动态法计算反应性。此类仪器主要在反应堆逼近临界附近时监测反应性，在核电站物理启动中起到关键作用。
当反应堆处于深度次临界状态，功率量程探测器输出的信号十分微弱，其中因中子而产生的信号成分很低，并且数字逆动态法在远离临界时偏差较大，传统反应性测量仪器测得反应性可信度较低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题为：当反应堆处于深度次临界状态时，现有技术中的核电站反应堆测量仪器测得的反应性可信度较低，难以满足技术要求。
本发明的技术方案如下所述：
一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，包括信号调理部分和数据处理部分：所述信号调理部分包括宽频带低噪声前级放大器、直流高压电源、高速数字化采集模块和低压电源；所述数据处理部分为数据处理设备。所述宽频带低噪声前级放大器接收源量程探测器信号，并加以放大；所述高速数字化采集模块接收宽频带低噪声前级放大器输出信号，将信号高速数字化，然后将高速数字化后的信号数据传输至数据处理部分；所述直流高压电源为源量程探测器提供工作所需要的高压；所述低压电源为宽频带低噪声前级放大器、高速数字化采集模块和直流高压电源供电；所述数据处理部分接收高速数字化采集模块输出数据，计算核电站反应堆反应性。
作为优选方案：作为信号源的源量程探测器信号，通过长电缆引出至宽频带低噪声前级放大器，宽频带低噪声前级放大器与长电缆相匹配。
作为优选方案：所述直流高压电源为输出可调的低纹波高压电源。
作为优选方案：所述低压电源的输出为低纹波低压电源。
作为优选方案：所述数据处理设备为便携式计算机或工业控制计算机。
作为优选方案：宽频带低噪声前级放大器的指标如下所述：输入阻抗为50Ω；输出阻抗为50Ω；输出信号幅度放大至200mV；噪声水平为噪声峰峰值≤20mVpp。
作为优选方案：高速数字化采集模块的指标如下所述：输入阻抗为50Ω；输入信号峰峰值为-200mV～+200mV；带宽为≥350MHz；采样率为可调，最高采样率≥1GSa/s；存储深度为32Mbits；触发为自触发和外触发可选，触发参数可调。
作为优选方案：直流高压电源的指标如下所述：输出范围为0V～+1500V可调；输出电流为≥4mA；纹波峰峰值为≤10mVpp。
本发明的有益效果为：
本发明的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，在核电站反应堆处于深度次临界(堆芯Keff小于0.95)状态下，将源量程探测器信号作为信号源，为源量程探测器提供工作电压，同时有效采集源量程探测器信号并计算和显示反应性，能够实现核电站反应堆停堆期间的反应性准确测量，适用于核电站反应堆停堆期间的反应性监测和相关试验。
附图说明
图1为本发明的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例中的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，包括信号调理部分和数据处理部分。所述信号调理部分包括宽频带低噪声前级放大器、直流高压电源、高速数字化采集模块和低压电源；所述数据处理部分为数据处理设备。
源量程探测器信号微弱且频带宽，并且核电站环境中通常需要通过上百米的长电缆引出信号。所述宽频带低噪声前级放大器接收通过长电缆引出的源量程探测器信号，宽频带低噪声前级放大器一方面能够良好匹配长电缆，另一方面能够对接收到的源量程探测器信号加以放大。
所述高速数字化采集模块接收宽频带低噪声前级放大器输出信号，将信号高速数字化，然后高速数字化后的信号数据传输至数据处理部分进行后续计算处理。
所述直流高压电源为源量程探测器提供工作所需要的高压。本实施例中，所述直流高压电源为输出可调的低纹波高压电源。
所述低压电源为宽频带低噪声前级放大器、高速数字化采集模块和直流高压电源供电。本实施例中，所述低压电源将220V交流电源转化为低纹波低压电源。
数据处理部分将接收到的高速数字化采集模块输出数据，通过修正的次临界反应性计算方法等现有技术的方法计算出反应性，以波形、数字的方式实时显示，并存储为数据文件用于分析处理。本实施例中，所述数据处理部分采用便携式笔记本计算机或者工业控制计算机等处理设备实现。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，各组成部分相关指标如下所述。
本实施例中的宽频带低噪声前级放大器的指标：输入阻抗为50Ω；输出阻抗为50Ω；输出信号特性为保留输入信号的时间特性，幅度放大至200mV左右；噪声水平为噪声峰峰值≤20mVpp。
本实施例中的高速数字化采集模块的指标：输入阻抗为50Ω；输入信号峰峰值为-200mV～+200mV；带宽为≥350MHz；采样率为可调，最高采样率≥1GSa/s；存储深度为32Mbits；触发为自触发和外触发可选，触发参数可调。
本实施例中的直流高压电源的指标：输出范围为0V～+1500V可调；输出电流为≥4mA；纹波峰峰值为≤10mVpp。
本实施例中的低压电源的指标：电源电压、电流、纹波等指标满足各用电电路的供电要求。

Claims (8)

1.一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，包括信号调理部分和数据处理部分，其特征在于：
所述信号调理部分包括宽频带低噪声前级放大器、直流高压电源、高速数字化采集模块和低压电源；所述数据处理部分为数据处理设备；
所述宽频带低噪声前级放大器接收源量程探测器信号，并加以放大；
所述高速数字化采集模块接收宽频带低噪声前级放大器输出信号，将信号高速数字化，然后将高速数字化后的信号数据传输至数据处理部分；
所述直流高压电源为源量程探测器提供工作所需要的高压；
所述低压电源为宽频带低噪声前级放大器、高速数字化采集模块和直流高压电源供电；
所述数据处理部分接收高速数字化采集模块输出数据，计算核电站反应堆反应性。
2.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，其特征在于：作为信号源的源量程探测器信号，通过长电缆引出至宽频带低噪声前级放大器，宽频带低噪声前级放大器与长电缆相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，其特征在于：所述直流高压电源为输出可调的低纹波高压电源。
4.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，其特征在于：所述低压电源的输出为低纹波低压电源。
5.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，其特征在于：所述数据处理设备为便携式计算机或工业控制计算机。
6.根据权利要求1或2所述的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，其特征在于：宽频带低噪声前级放大器的指标如下所述：输入阻抗为50Ω；输出阻抗为50Ω；输出信号幅度放大至200mV；噪声水平为噪声峰峰值≤20mVpp。
7.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，其特征在于：高速数字化采集模块的指标如下所述：输入阻抗为50Ω；输入信号峰峰值为-200mV～+200mV；带宽为≥350MHz；采样率为可调，最高采样率≥1GSa/s；存储深度为32Mbits；触发为自触发和外触发可选，触发参数可调。
8.根据权利要求1或3所述的一种核电站反应堆深度次临界状态下反应性测量仪器，其特征在于：直流高压电源的指标如下所述：输出范围为0V～+1500V可调；输出电流为≥4mA；纹波峰峰值为≤10mVpp。
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