廢燃料貯存池實時監視系統及其方法
2023-05-18 12:01:16 1
專利名稱:廢燃料貯存池實時監視系統及其方法
廢燃料貯存池實時監視系統及其方法技術領域：
[0001]本發明涉及廢燃料貯存池實時監視系統及其方法，更具體地涉及利用從貯存廢燃 料的貯存池的傳感器檢測到的狀態信息和輸入信息來實時運算核燃料貯存池的危險水位， 並對其進行監視的廢燃料貯存池實時監視系統及其方法。
背景技術：
[0002]在廢燃料中會產生放射性核素的衰變引起的衰變熱，因此需要對其進行冷卻的冷 卻裝置。廢燃料貯存水池中貯存的廢燃料的冷卻是利用水池的水並通過泵和熱交換器來進 行的，其起到消除核燃料的衰變熱的功能。[0003]一般，廢燃料貯存池中只有測定溫度和水位的傳感器，且在廢燃料貯存池中不進 行實時衰變熱或放射性源項計算。[0004]但是，要想實際判斷核燃料貯存池的危險水位，就需要與衰變熱或放射性源項相 關的當前狀態信息，而關於這樣的信息的運算又需要廢燃料的構成狀態或燃燒歷史等信 息，然而還沒有開發出能夠運算這種信息的系統，因此在危險度判斷的精確性上存在問題。[0005]另一方面，作為現有技術，韓國第10-2011-0036193號公開專利(發明名稱核反 應堆冷卻劑的過冷卻裕度監視裝置，2011年4月7日公開)涉及一種核反應堆冷卻劑的過 冷卻裕度監視裝置，其分別接收多個傳感器的溫度信號及壓力信號並進行運算，再接收溫 度及壓力過冷卻裕度，並進行比較，從而算出核反應堆冷卻劑的過冷卻裕度。該裝置包括運 算模塊、中間值選擇部及信號選擇部。但是該裝置同樣不進行實際廢燃料貯存池的實時衰 變熱或放射性源項的計算，因此存在無法精確進行危險度計算的問題。
發明內容
[0006]技術問題[0007]本發明是考慮上述問題而提出的，目的在於提供一種廢燃料貯存池實時監視系統 及其方法，該系統通過貯存池內的傳感器檢測廢燃料貯存池的狀態信息，並通過另外輸入 核燃料構成狀態或燃燒歷史信息等來運算核燃料衰變熱和源項等的當前狀態信息，並顯示 核燃料貯存池的危險水位。[0008]並且，提供一種廢燃料貯存池實時監視系統及其方法，其通過當前狀態信息計算 廢燃料貯存池所需的冷卻水量及冷卻裝置的容量，並提供給操作員以應對安全事故貯存 池。[0009]另外，提供一種廢燃料貯存池實時監視系統及其方法，當運算出的核燃料衰變熱 等當前狀態信息符合實際高危險度的危險水位時，在將其進行顯示的同時，專門的警報部 產生警報信號並警告操作員貯存池。[0010]技術方案[0011]用於解決這樣的技術問題的本發明包括檢測部，其通過設置在貯存池內部的傳 感器檢測廢燃料貯存池的包含溫度、水位及壓力信息的狀態信息；輸入存儲部，其接收廢燃料的構成信息及與燃燒相關的歷史信息並進行存儲；運算判斷部，其利用所述檢測部中檢測的狀態信息和所述輸入存儲部存儲的構成信息及歷史信息來運算所述廢燃料的當前狀態信息，並將所述當前狀態信息和危險水位的臨界值進行比較，從而判斷危險水位；顯示部，其顯示所述運算判斷部中運算的當前狀態信息，並顯示所判斷的危險水位；及警報部， 其在所述運算判斷部中判斷所述當前狀態信息是超過危險水位的臨界值的高危險度的情況下，產生警報信號。[0012]另一方面，包括以下步驟所述檢測部檢測廢燃料貯存池的包含溫度、水位及壓力信息的狀態信息，且所述輸入存儲部接收廢燃料的構成信息及與燃燒相關的歷史信息並進行存儲；所述運算判斷部利用存儲的構成信息及歷史信息和檢測的狀態信息來運算核燃料的當前狀態信息；所述運算判斷部將運算的當前狀態信息與對應各當前狀態信息的危險水位的臨界值進行比較；所述運算判斷部在所述當前狀態信息在危險水位臨界值以下的情況下將危險水位判斷為低危險度，在超過臨界值的情況下將危險水位判斷為高危險度；所述顯示部顯示運算的當前狀態信息，並顯示所判斷的危險水位；在危險水位被判斷為高危險度的情況下，所述警報部產生警報信號。[0013]有益效果[0014]根據如上所述的本發明，通過貯存池內的傳感器檢測廢燃料貯存池的狀態信息， 並另外輸入核燃料的構成狀態或燃燒歷史信息等來運算核燃料衰變熱等當前狀態信息，從而可顯示核燃料貯存池的危險水位。[0015]並且，通過當前狀態信息計算廢燃料貯存池所需的冷卻水量及冷卻裝置的容量並提供給操作員，從而可應對安全事故。[0016]另外，當運算出的燃料衰變熱等當前狀態信息符合實際高危險度的危險水位時， 將其顯示並同時由專門的警報部產生警報信號並警告操作員。
[0017]圖1是本發明一實施例的廢燃料貯存池實時監視系統的構成圖。[0018]圖2是關於本發明一實施例的廢燃料貯存池實時監視方法的流程圖。
附圖標記說明
[0020]100:檢測部[0021]200:輸入存儲部[0022]300:運算判斷部[0023]310:運算模塊[0024]320:判斷模塊[0025]400:顯示部[0026]500:警報部具體實施方式
[0027]通過依據附圖的以下詳細說明，本發明的具體特徵及優點將更清楚。留意到，在認為與本發明相關公知功能及其構成的具體說明會不必要地使本發明的要旨不清楚的情況下，省略了其具體說明。[0028]以下，參照附圖對本發明進行詳細的說明。[0029]本發明涉及一種廢燃料貯存池實時監視系統及其方法，參照圖1至圖2說明如下。[0030]圖1是本發明一實施例的廢燃料貯存池實時監視系統的構成圖，本發明包括檢測 部100、輸入存儲部200、運算判斷部300、顯示部400及警報部500。[0031]檢測部100通過設置在貯存池內部的傳感器檢測核燃料貯存池的狀態信息，該狀 態信息包含核燃料貯存池的溫度、水位及壓力信息。一般常用的是設置可檢測溫度或水位 的傳感器，但還可以設置可檢測壓力信息的傳感器，除此之外還可以設置可感知其它信息 的傳感器。[0032]將設置在核燃料貯存池內的傳感器檢測到的信息稱為「狀態信息」，其不限於溫 度、水位、壓力信息。由傳感器檢測到的狀態信息輸入並存儲到所述檢測部100。[0033]輸入存儲部200接收廢燃料的構成信息及與燃燒相關的歷史信息並進行存儲。 且，接收將在後面敘述的與各個「當前狀態信息」的正常值和危險水位臨界值有關的信息並 存儲。實際上在判斷廢燃料是否危險的基準中需要衰變熱或放射性源項的運算，而為了進 行這樣的運算，就需要從廢燃料的燃料裝載直到釋放為止的燃燒歷史和所述廢燃料的構成 物質及狀態等信息。其是使用者(操作員)在往貯存池中貯存廢燃料時可輸入的信息，稱 之為「歷史信息」及「構成信息」，但輸入並不限於此。在還需要的運算值的情況下，對此需 要的數據可再進行輸入。[0034]運算判斷部300利用所述檢測部100中檢測的狀態信息和所述輸入存儲部200存 儲的構成信息及歷史信息來運算所述廢燃料的當前狀態信息，並將所述當前狀態信息和危 險水位的臨界值進行比較，從而判斷危險水位。其包括運算模塊310和判斷模塊320。[0035]運算模塊310利用所述檢測部100中檢測的狀態信息和所述輸入存儲部200存儲 的構成信息及歷史信息來運算所述廢燃料的當前狀態信息，且判斷模塊320將所述運算模 塊310中運算的當前狀態信息和危險水位的臨界值進行比較，當所述當前狀態信息在臨界 值以下的情況下，將危險水位判斷為低危險度，在超過臨界值的情況下，將危險水位判斷為 高危險度。[0036]運算模塊310利用所述檢測部100檢測的貯存池的包含溫度、水位、壓力信息的 「狀態信息」和所述輸入存儲部200存儲的與燃料裝載直到釋放為止的燃燒歷史相關的「燃 燒信息」及關於所述貯存的核燃料的構成物質、當前狀態的「構成信息」，運算關於核燃料的 衰變熱、放射性源項、過冷卻裕度(subcooled margin)、冷卻要求容量及所需的冷卻水量的 信息。這樣的信息可成為核燃料貯存池的穩固性受到威脅時顯示核燃料貯存池的狀態的指 標。[0037]將關於所述衰變熱、放射性源項、過冷卻裕度(subcooled margin)、冷卻要求容量 及所需的冷卻水量的信息稱之為「當前狀態信息」，運算所述當前狀態信息的方法使用下述 編碼來進行計算。由於作為所使用的編碼的根據的資料已經公開，且下述編碼的使用在本 領域中是周知的，因此省略對該方法的說明。[0038]在衰變熱及放射性源項計算中，使用ORIGEN-s編碼(NUREG/CR-0200，第6次修訂， 第2冊，第F7節公開)。放射性源項計算是關於射出阿爾法、貝塔、伽馬、中子線等放射線的 核素或源在廢燃料中存在多少的計算，其是通過輸入核燃料的早期構成物質和燃燒歷史及 燃燒度來進行計算。過冷卻裕度(subcooled margin)用於評價冷卻水的過冷卻狀態,可以由冷卻水的溫度和壓力曲線來計算，也可以由冷卻水的狀態表來計算。[0039]依據由過冷卻裕度計算的能量，可計算冷卻要求容量。先將焓乘以溫度的微分值， 再將所述能量除以該乘積可求得所需的冷卻水量。[0040]但是，上述編碼僅是本發明的一實施例，關於衰變熱、放射性源項、過冷卻裕度 (subcooled margin)、冷卻要求容量及所需的冷卻水量的信息的運算中，並不限於上述編碼。[0041]判斷模塊320通過對所述當前狀態信息和對應於該信息的臨界值進行對比來判斷當前核燃料貯存池的危險水位。各個當前狀態信息的臨界值可各自不同，可對各個當前狀態信息分別顯示危險水位。[0042]所述臨界值的基準值可以根據貯存池的大小、設置位置、環境及將被貯存在貯存池中的核燃料種類等而不同，且被控制為使用者(操作員)可直接輸入正常值和臨界值。[0043]判斷模塊320對所述運算模塊310中運算的當前狀態信息和所述指定的臨界值進行對比，在臨界值以下的情況下判斷為低危險度，在超過臨界值的情況下判斷為高危險度。[0044]臨界值可輸入兩個以上，在輸入一個臨界值的情況下(比如，Y<Y1)，如上所述正常值Y在臨界值Yl以下時，將危險水位判斷為低危險度，當超過時將危險水位判斷為高危險度；在臨界值為兩個的情況下(比如，Y< Yl < Υ2)，在Y在Yl以下的情況下(Υ< Υ1)， 將危險水位判斷為低危險度，在Y超過Yl並在Υ2以下的情況下(Yl < Υ Υ2)，將危險水位判斷為高危險度。[0045]作為一實施例，在衰變熱的情況下，令正常狀態的溫度基準為t，則判斷為t ( tl 時，低危險度；tl t2時，高危險度(其中，t < tl < t2)。在臨界值為三個以上的情況下也可以如上所述按階段判斷危險水位。[0046]顯示部400顯示所述運算判斷部300中計算的當前狀態信息，並顯示所判斷的危險水位。可以顯示關於該核燃料貯存池的所有信息，不僅可顯示檢測部100檢測的「狀態信息」、輸入存儲部200中存儲的「構成信息」或「歷史信息」，而且可同時顯示所述運算判斷部 300中運算的「當前狀態信息」。[0047]顯示部400可分別設置在核燃料貯存池建築內部和外部，這是為了在發生事故而難以接近的情況下，在遠離貯存池的地方也能掌握貯存池的狀態。[0048]顯示部400不僅要顯示如上所述的信息，而且還要顯示危險水位，顯示方法可以有多種。作為一實施例，可將低危險度顯示為綠色，高危險度顯示為紅色，且根據情況也可以以文字顯示。此處，作為另一實施例，在臨界值為兩個以上的情況下，可設定多個顏色，且在臨界值為兩個的情況下，t < tl時，用綠色顯示低危險度，tl t2時，用紅色顯示高危險度。此時，標識只要具有能讓使用者(操作者)在視覺上以低危險度和高危險度等的區分來進行識別的功能就足夠。[0049]在所述運算判斷部300中判斷為所述當前狀態信息超過危險水位的臨界值的高危險度的情況下，警報部500產生警報信號。警報部的形式除了視覺上的之外還可包括聽覺上的裝置。另外，警報部還可以設置在核電站MCR(Main Control Room,主控制室)中，與貯存池分離設置，以使操作員可以察覺。[0050]圖2是關於本發明一實施例的廢燃料貯存池實時監視方法的流程圖。參照該流程圖來對廢燃料貯存池實時監視方法進行說明。[0051]所述檢測部100檢測廢燃料貯存池的包含溫度、水位及壓力信息的狀態信息 (SlO)，所述輸入存儲部200接收廢燃料的構成信息、與燃燒相關的歷史信息及關於當前狀 態信息的正常值和臨界值並進行存儲(S20)。所述步驟SlO和步驟S20沒有先後順序。檢 測部100可在往貯存池中貯存廢燃料時先通過傳感器進行檢測，或可在往貯存池中貯存廢 燃料之前通過輸入存儲部200接收構成信息及歷史信息等。[0052]所述運算判斷部300利用所述步驟SlO及步驟S20中存儲的構成信息及歷史信息 和檢測的狀態信息來運算核燃料的當前狀態信息(S30)。當前狀態信息包括關於衰變熱、放 射性源項、過冷卻裕度(subcooled margin)、冷卻要求容量及所需的冷卻水量的信息，且如 上所述，運算方法可通過上述編碼來進行。[0053]所述運算判斷部300將所述步驟S30中運算的當前狀態信息與關於各當前狀態信 息的危險水位的臨界值進行比較(S40)。危險水位臨界值利用在所述步驟S20中接收並存 儲的關於當前狀態信息的臨界值。[0054]在所述當前狀態信息超過危險水位的臨界值的情況下，所述運算判斷部300判斷 為高危險度，並將其與所述步驟S30中運算的當前狀態信息一起進行顯示(S50)。另外，所 述當前狀態信息在危險水位臨界值以下的情況下，判斷為低危險度，並將其與所述步驟S30 中運算的當前狀態信息一起進行顯示(S60)。[0055]在所述步驟S50後，在危險水位被判斷為是高危險度的情況下，所述警報部500產 生警報信號來進行警告(S70)。[0056]以上對用於例示本發明的技術思想的優選實施例進行了說明和圖示，但是本發明 並不局限於以上所圖示和說明的結構和功能，且本領域的技術人員應理解在不脫離本發明 的技術思想的範圍內可對本發明進行各種變更及修改。因此，那樣的所有適當的變更及修 改和等同物都應視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.廢燃料貯存池實時監視系統，包括檢測部(100)，其通過設置在貯存池內部的傳感器檢測核燃料貯存池的包含溫度、水位及壓力信息的狀態信息；輸入存儲部(200)，其接收廢燃料的構成信息、與燃燒相關的歷史信息及關於當前狀態信息的正常值和臨界值，並進行存儲；運算判斷部(300)，其利用所述檢測部(100)中檢測的狀態信息和所述輸入存儲部 (200)存儲的構成信息及歷史信息來運算所述廢燃料的當前狀態信息，並將所述當前狀態信息和危險水位的臨界值進行比較，從而判斷危險水位 '及顯示部(400)，其顯示所述運算判斷部(300)中運算的當前狀態信息，並顯示所判斷的危險水位。
2.如權利要求
1所述的廢燃料貯存池實時監視系統，其特徵在於，所述運算判斷部 (300)運算的當前狀態信息包括與廢燃料的衰變熱、放射性源項、過冷卻裕度(subcooled margin)、冷卻要求容量及所需的冷卻水量相關的信息。
3.如權利要求
1所述的廢燃料貯存池實時監視系統，其特徵在於，所述運算判斷部 (300)包括運算模塊(310)，其利用所述檢測部(100)中檢測的狀態信息和所述輸入存儲部(200) 存儲的構成信息及歷史信息來運算所述廢燃料的當前狀態信息；及判斷模塊(320)，其將所述運算模塊(310)中運算的當前狀態信息和危險水位的臨界值進行比較，當所述當前狀態信息在臨界值以下的情況下，將危險水位判斷為低危險度，在超過臨界值的情況下，將危險水位判斷為高危險度。
4.如權利要求
1所述的廢燃料貯存池實時監視系統，其特徵在於，還包括警報部(500)，其在所述運算判斷部(300)中判斷所述當前狀態信息是超過危險水位的臨界值的高危險度的情況下，產生警報信號。
5.廢燃料貯存池實時監視方法，該方法利用包含檢測部(100)、輸入存儲部(200)、運算判斷部(300)、顯示部(400)及警報部(500)的廢燃料貯存池監視系統，包括以下步驟(a)所述檢測部(100)檢測廢燃料貯存池的包含溫度、水位及壓力信息的狀態信息，且所述輸入存儲部(200)接收廢燃料的構成信息、與燃燒相關的歷史信息及關於當前狀態信息的正常值和臨界值，並進行存儲；(b)所述運算判斷部(300)利用所述步驟(a)中存儲的構成信息及歷史信息和檢測的狀態信息來運算核燃料的當前狀態信息；(c)所述運算判斷部(300)將所述步驟(b)中運算的當前狀態信息與對應各當前狀態信息的危險水位的臨界值進行比較；(d)所述運算判斷部(300)在所述當前狀態信息在危險水位臨界值以下的情況下，將危險水位判斷為低危險度，在超過臨界值的情況下，將危險水位判斷為高危險度；(e)所述顯示部(400)顯示所述步驟(b)中運算的當前狀態信息，並顯示所述步驟(d) 中判斷的危險水位。
6.如權利要求
5所述的廢燃料貯存池實時監視方法，在所述步驟(e)之後還包括(f)在所述步驟(d)中危險水位被判斷為高危險度的情況下，所述警報部(500)產生警 艮十言號。
7.如權利要求
6所述的廢燃料貯存池實時監視方法，其特徵在於，所述步驟(b)中運算的核燃料的當前狀態信息包括與廢燃料的衰變熱、放射性源項、過冷卻裕度(subcooledmargin)、冷卻要求容量及所需的冷卻水量相關的信息。
專利摘要
本發明涉及廢燃料貯存池實時監視系統及其方法，其利用從貯存廢燃料的貯存池的傳感器檢測的狀態及輸入信息來實時運算核燃料貯存池的危險水位，並對貯存池進行監視。為實現該目的，本發明包括檢測部，通過貯存池內傳感器檢測貯存池的包含溫度、水位及壓力的狀態信息；輸入存儲部，接收並存儲廢燃料的構成信息及有關燃燒的歷史信息；運算判斷部，利用該狀態信息和構成信息及歷史信息來運算廢燃料的當前狀態信息，並將當前狀態信息和危險水位的臨界值進行比較，判斷危險水位；顯示部，顯示運算判斷部中運算的當前狀態信息及所判斷的危險水位；警報部，當判斷當前狀態信息是超過危險水位臨界值的高危險度時產生警報信號。
文檔編號G21C17/06GKCN103000235SQ201110388298
公開日2013年3月27日 申請日期2011年11月29日
發明者李相宗, 崔在暾, 金榮栢, 權泰堤, 李海贊, 樸英浩, 李宰一, 安重先, 田聖恩, 成松基 申請人:韓電原子力燃料株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan