堆芯中子注量率數據採集和處理系統的製作方法

2023-06-04 02:35:31

專利名稱:堆芯中子注量率數據採集和處理系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於核電站反應堆堆芯功率監測領域，具體涉及一種堆芯中子注量率數據採集和處理系統。
背景技術：
核電站反應堆的功率測量，是反應堆控制與安全保護的一個重要環節。以壓水堆為例，一般通過檢測核反應堆堆芯中子注量率分布來監測堆芯功率分布。現有的壓水堆中子測量系統分為堆內中子測量系統和堆外中子測量系統。
堆內中子測量系統用於測量堆芯的中子注量率分布，從而校核堆外中子測量系統，提供燃料燃耗數據，驗證反應堆燃耗設計以便合理換料，實現燃料最優化管理，因而該系統對於核電站安全、可靠及經濟運行具有重要作用。
堆內中子測量系統分為移動式和固定式兩種。移動式系統是間歇式工作的，一般工作頻率為每個月一次。較典型的有法國法瑪通ANP公司申請的專利「用於監測核反應堆堆芯的方法和裝置」(公開號CN1684203A)，該專利申請提出了一種帶有移動式中子注量率探針的堆內測量裝置，並基於此提出了一種堆內測量的計算方法。固定式系統則可以連續工作，例如西屋公司申請的專利「高壓水核反應堆的芯內測量系統」(公開號CN1064367A)中提出了一種固定式的高壓水核反應堆簡化芯內測量裝置。
堆外中子測量系統利用布置在堆芯外部的堆外中子探測器監測堆芯功率。該方法簡單易行，但其前提是假定堆內中子注量率分布形狀不隨時間變化，基於靜態點堆模型進行堆芯功率計算，因此不能提供堆內中子注量率的動態分布信息。專利申請「一種用於在線監測核反應堆堆芯中子注量率分布的方法」(公開號CN101399091A)提出了一種改進的方法，結合堆內中子探測器和堆外中子探測器的讀數，在線重構出三維反應堆堆芯內中子注量率分布。該方法的實施效果依賴於中子注量率數據測量的精度。但由於中子注量率信號變化範圍大，採集間隔短，很容易造成中子注量率數據不準確和丟失，因此如何提高中子注量率數據測量精度和確保實時響應是主要技術難點。此外，系統還要求有很強的異常情況處理能力和糾錯能力。這些都對堆芯中子注量率數據測量系統中數據採集和數據處理的方法和裝置設計提出了挑戰。

發明內容
本發明的目的在於針對現有堆芯中子注量率測量技術的缺陷，提供一種堆芯中子注量率數據採集和處理系統，以提高測量設備的精度和實時響應速度，並增強糾錯能力。
為實現上述目的，本發明的技術方案如下一種堆芯中子注量率數據採集和處理系統，包括堆芯核測裝置和數據處理裝置，其中，堆芯核測裝置包括多臺測量櫃和一臺同步公用櫃，測量櫃和同步公用櫃分別通過測量管道與設置在堆芯內的移動式探測器連接，每個測量櫃對應一個移動式探測器，多個移動式探測器分別設置在堆芯內不同的中子注量率測量管內；數據處理裝置包括兩臺數據處理機，第一數據處理機與堆芯核測裝置的測量櫃連接，實現信號數據的採集，第一數據處理機與第二數據處理機之間進行實時通信，第二數據處理機對第一數據處理機採集的信號進行實時響應，包括對異常時序邏輯信號進行檢測以及對中子注量率模擬信號進行糾錯。
進一步，如上所述的堆芯中子注量率數據採集和處理系統，其中，所述的第一數據處理機通過可變增益模擬量輸入裝置和中斷數字量輸入裝置與多臺測量櫃連接；第一數據處理機通過中斷數字量輸入裝置實時接收移動式探測器當前位置和運動狀態的信號，並通過可變增益模擬量輸入裝置採集相應移動式探測器的中子注量率模擬信號。
更進一步，如上所述的堆芯中子注量率數據採集和處理系統，其中，所述的可變增益模擬量輸入裝置預先判斷、調節增益以獲得測量數據的最佳精度。
進一步，如上所述的堆芯中子注量率數據採集和處理系統，其中，所述的移動式探測器為移動式微型裂變探測室。
進一步，如上所述的堆芯中子注量率數據採集和處理系統，其中，所述的測量櫃共有三臺，每臺測量櫃控制一個移動式微型裂變探測室。
本發明的有益效果如下本發明所提出的堆芯中子注量率數據採集和處理系統採用成熟的設備，以儘可能保證系統可靠性。該系統具有測量精度高、實時響應快、異常情況處理能力和糾錯能力強的特點，為反應堆堆芯中子注量率分布的離線物理計算提供了高質量的堆芯原始測量數據。


圖I為本發明的結構示意圖；
圖2為具體實施例中測量管道在堆芯中的分布圖。
圖I中，I.移動式微型裂變探測室2.堆芯3.測量管道4.安全殼5.同步公用櫃6.測量櫃7.可變增益模擬量輸入裝置8.中斷數字量輸入裝置9.第一數據處理機10.第二數據處理機11.顯示設備
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
本實施例為一個30(MWe功率的壓水堆的堆芯中子注量率的測量實例。在該300MWe功率的核反應堆堆芯中，包括121個燃料組件，根據3個燃料分區和4個象限中均勻分布的原則，選定30個燃料組件安裝注量率測量管(又稱指套管)。其中21個是代表不同情況的燃料組件，9個是代表重複對稱性的燃料組件。測量管道在堆芯中的分布見圖2。
如圖I所示，本發明所提供的堆芯中子注量率數據採集和處理系統包括堆芯核測裝置和數據處理裝置，其中，堆芯核測裝置包括多臺測量櫃6和一臺同步公用櫃5，測量櫃6和同步公用櫃5分別通過測量管道3與設置在堆芯內的移動式探測器(移動式微型裂變探測室I)連接，每個測量櫃6對應控制一個移動式微型裂變探測室1，一個同步公用櫃5允許控制一個或同時控制多個移動式微型裂變探測室工作，多個移動式微型裂變探測室I分別設置在堆芯內不同的注量率測量管內。本實施例中，測量櫃共有三臺，每臺測量櫃控制一個移動式微型裂變探測室(例如，可以採用GE公司的MIC探測室)，驅動裝置和路選擇器系統同時將三個移動式微型裂變探測室分別插入三個注量率測量管。[0019]數據處理裝置包括兩臺數據處理機，第一數據處理機9與通過可變增益模擬量輸入裝置7和中斷數字量輸入裝置8與堆芯核測裝置的多臺測量櫃6連接，實現信號數據的採集，第一數據處理機9與第二數據處理機10之間進行實時通信，第二數據處理機10對第一數據處理機9採集的信號進行實時響應，包括對異常時序邏輯信號進行檢測以及對中子注量率模擬信號進行糾錯。本實施例中，可變增益模擬量輸入裝置7和中斷數字量輸入裝置8可選用NI PXI-6280多功能數據採集卡。第一數據處理機9和第二數據處理機10還分別與顯示設備11連接
堆芯中子注量率數據採集和處理系統主要有兩種運行工況(I)正常工況三個探測器都正常工作，每個探測器分別測量10個注量率測量管，整個測量過程在無人操作的情況下自動地進行；(2)支援工況只有兩個探測器能正常工作，兩個探測器之一進入由故障探測器所分管的管道進行替代測量，直到測量完所有測量管道。
下面是堆芯中子注量率數據採集和處理系統的具體工作方式
堆芯中子注量率採集系統在專用的第一數據處理機中實施中子注量率信號採集。測量過程中，堆芯核測裝置中的測量櫃按照一定的時序向前置的第一數據處理機發出邏輯信號，表徵移動式探測器當前的位置和運動狀態。第一數據處理機通過中斷數字量輸入裝置實時接收信號，通過模擬量輸入裝置採集相應探測器的中子注量率模擬信號，直到探測器到達堆芯底部。由於中子注量率模擬量信號值的變化範圍在幾個mV IOV之間，為使模擬量輸入通道的模數轉換器工作在最大量程，以獲取最佳精度，採用具有可變增益的模擬量輸入裝置，通過程序預先判斷、調節增益以獲得測量數據的最佳精度。
考慮到實時測量過程中，堆芯核測裝置有可能故障或者偶然發生幹擾，則發送給第一數據處理機的信號有可能出現各種異常現象，為此，第一數據處理機必須實時檢測這些信號的失步情況。
在數據採集結束後第二數據處理機實時接收到測量數據，對異常時序邏輯信號進行實時檢測，對採集的中子注量率模擬量信號進行有效性檢查，對失效數據及時採取糾錯補救處理，同時自動進行計算，包括中子注量率數據預處理、探測器偏差校正、各管道性能計算和管道總性能計算。
通過在300MWe核電站中進行了工程應用和檢驗表明，該堆芯中子注量率數據採集和處理系統運行正常穩定，堆芯中子注量率測量精度高，響應實時，對異常情況能實時檢測和處理，並對失效數據具有穩健的糾錯能力。該系統可以應用於任何採用移動式堆內測量裝置的核反應堆，進行中子注量率數據採集和數據處理。
權利要求
1.一種堆芯中子注量率數據採集和處理系統，包括堆芯核測裝置和數據處理裝置，其特徵在幹堆芯核測裝置包括三臺測量櫃(6)和一臺同步公用櫃(5)，測量櫃(6)和同步公用櫃(5)分別通過測量管道(3)與設置在堆芯(2)內的移動式探測器(I)連接，每個測量櫃(6)對應ー個移動式探測器(1)，三個移動式探測器(I)分別設置在堆芯(2)內不同的中子注量率測量管內，其中，移動式探測器(I)為移動式微型裂變探測室；數據處理裝置包括兩臺數據處理機(9、10)，第一數據處理機(9)與堆芯核測裝置的測量櫃(6)連接，實現信號數據的採集，第一數據處理機(9)與第二數據處理機(10)之間進行實時通信，第二數據處理機(10)對第一數據處理機(9)採集的信號進行實時響應，包括對異常時序邏輯信號進行檢測以及對中子注量率模擬信號進行糾錯；其中，所述的第一數據處理機(9)通過可變増益模擬量輸入裝置(7)和中斷數字量輸入裝置(8)與三臺測量櫃(6)連接；第一數據處理機(9)通過中斷數字量輸入裝置(8)實時接收移動式探測器當前位置和運動狀態的信號，並通過可變增益模擬量輸入裝置(7)採集相應移動式探測器的中子注量率模擬信號。
2.如權利要求
I所述的堆芯中子注量率數據採集和處理系統，其特徵在於所述的可變增益模擬量輸入裝置(7)預先判斷、調節增益以獲得測量數據的最佳精度。
3.如權利要求
I所述的堆芯中子注量率數據採集和處理系統，其特徵在於所述的第一數據處理機(9)和第二數據處理機(10)分別與顯示設備(11)連接。
專利摘要
本發明屬於核電站反應堆堆芯功率監測領域，具體涉及一種堆芯中子注量率數據採集和處理系統。該系統包括堆芯核測裝置和數據處理裝置，堆芯核測裝置包括多臺測量櫃和一臺同步公用櫃，測量櫃和同步公用櫃分別通過測量管道與設置在堆芯內的移動式探測器連接，每個測量櫃對應一個移動式探測器，多個移動式探測器分別設置在堆芯內不同的中子注量率測量管內；數據處理裝置包括兩臺數據處理機，第一數據處理機與堆芯核測裝置的測量櫃連接，實現信號數據的採集，第一數據處理機與第二數據處理機之間進行實時通信，第二數據處理機對第一數據處理機採集的信號進行實時響應，包括對異常時序邏輯信號進行檢測以及對中子注量率模擬信號進行糾錯。本發明測量精度高、實時響應速度快、糾錯能力強。
文檔編號G21C17/10GKCN102081979SQ200910226270
公開日2013年3月20日 申請日期2009年11月27日
發明者王志成, 謝大蓉, 毛磊, 馬駿, 方舟 申請人:上海核工程研究設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (2),