核電廠堆芯核儀表系統的製作方法
2023-12-11 01:23:27 2
本發明屬於核電廠運行監測領域，更具體地說，本發明涉及一種核電廠堆芯核儀表系統。
背景技術：
核電廠堆芯核儀表系統通過測量堆芯中子注量率，生成三維堆芯核功率分布圖；利用測得的數據，可以進行ONIS(堆外核儀表系統，Outside Nuclear Instrumentation System)功率量程通道校核、堆芯燃料組件燃耗評估、反應堆運行最優控制，以保證燃料包殼的完整性和維護堆芯安全。
已公開核電廠堆芯儀表系統大都是依託於模擬儀控技術形成的技術方案，具有結構複雜、數據處理量小、可視性差等缺點，且都是定期離線測量三維堆芯核功率分布，不能實時測量、處理和顯示堆芯核功率分布情況。例如，請參閱圖1，一種已公開的核電廠堆芯儀表系統主要由移動式微型裂變室10、選擇和驅動裝置12、控制和監測機櫃14、信號處理和顯示裝置16四部分組成。其中，移動式微型裂變室10設置在安全殼20內，選擇和驅動裝置12、控制和監測機櫃14、信號處理和顯示裝置16設置在安全殼20外。移動式微型裂變室10使用的探測器為移動式裂變探測器，探測器端部通過驅動和導電兩用的螺旋形電纜120與選擇和驅動裝置12連接，通過選擇和驅動裝置12將探測器插入堆芯，選擇和驅動裝置12每次只能選擇並驅動一個探測器進行測量。控制和監測機櫃14用於控制選擇和驅動裝置12、監測測量通道100和機械裝置的狀態。測量時，探測器在堆芯內移動的過程中，信號處理和顯示裝置16接收和存儲探測器發出的中子注量率信號，離線處理和繪製堆芯中子注量率分布圖。堆芯核儀表系統是間斷工作的，至少每30個等效滿功率天啟用一次，一個完整的堆芯注量率測量工作大約耗時2小時。
上述堆芯核儀表系統至少存在以下缺點：1)移動式裂變探測器在堆芯中移動需外部供電且通過選擇和驅動裝置12的電機驅動，系統結構複雜，工作環節多；2)移動式裂變探測器同一時間只能單探測器工作，一個完整的堆芯注量率測量工作耗時多，且不能在線實時測量；3)硬接線通信數據傳輸量小，信號抗衰減和抗幹擾性能差，且需要使用大量電纜進行信號傳輸和多個安全殼貫穿件200；4)不能實時處理和傳輸堆芯三維功率信號，不能實時顯示堆芯三維功率分布圖，不能在線二次處理，無法實現反應堆運行最優控制；5)探測器或選擇和驅動裝置12故障需要重新更換探測器並選擇備用的選擇和驅動裝置12，工作環節多。
隨著核電和數位化儀控技術的發展，對堆芯核儀表系統的結構簡易化、高性能、在線監測和圖形可視化提出了較高地要求。有鑑於此，確有必要提供一種能夠解決上述問題的核電廠堆芯核儀表系統。
技術實現要素：
本發明的目的在於：提供一種結構簡單、無需外部驅動且能夠實現在線實時測量、處理和顯示的核電廠堆芯核儀表系統。
為了實現上述發明目的，本發明提供了一種核電廠堆芯核儀表系統，其包括依次連接的固定多段式自給能探測器、信號調理機櫃及數位化處理與顯示設備；其中，固定多段式自給能探測器和信號調理機櫃設置在安全殼內，數位化處理與顯示設備設置在安全殼外。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述固定多段式自給能探測器在堆芯中整體固定安裝。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述固定多段式自給能探測器由多段獨立的子探測器拼裝組成。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述固定多段式自給能探測器在輻射場中自行產生電流，電流的大小和變化反映出輻射場的特性和變化。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述信號調理機櫃通過探測器電纜與固定多段式自給能探測器連接，用於採集探測器產生的中子注量率信號，進行信號放大、濾波並將電流信號轉化為光纖信號。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述數位化處理與顯示設備包括數位化信號處理機櫃和數位化顯示器。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述數位化信號處理機櫃通過光纖與安全殼內的信號調理機櫃進行連接和通信。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述數位化顯示器和數位化信號處理機櫃連接。
作為本發明核電廠堆芯核儀表系統的一種改進，所述數位化顯示器用於在線顯示堆芯三維功率分布圖、堆芯工況監測與報警畫面、堆芯參數最優推薦值。
與現有技術相比，本發明核電廠堆芯核儀表系統至少具有以下優點：
1)採用固定式自給能探測器，探測器在堆芯中整體固定安裝且可以自行產生電流，不需要外部供電，運行時也不需要選擇和驅動裝置驅動探測器插入堆芯，使得系統結構簡化、工作流程少；
2)採用固定式自給能探測器，探測器整體固定安裝在堆芯中，可實時在線測量堆芯三維中子注量率，解決了移動式裂變探測器只能單探測器工作，一個完整的堆芯注量率測量工作耗時多、且不能在線實時測量的問題；
3)採用光纖通信方式，光纖通信數據傳輸大、無信號衰減、抗輻照幹擾能力強，因此提高了系統數據傳輸和抗幹擾能力，並減少了系統電纜和安全殼貫穿件的使用數量，解決了硬接線通信數據傳輸量小，信號抗衰減和抗幹擾性能差，且需要使用大量電纜進行信號傳輸和多個安全殼貫穿件的問題；
4)採用數位化處理與顯示設備，使系統具有較強的計算和圖形顯示能力，能夠實時處理測得的數據並在線生成堆芯三維功率分布圖，實現反應堆運行最優控制和堆芯三維功率分布圖在線顯示；信號處理機櫃還具有數據存儲和二次分析功能，可根據核電廠實時工況推薦反應堆運行最優控制方式，以提高堆芯參數並維護堆芯安全；
5)採用固定式自給能探測器，每個探測器由多段獨立的子探測器拼裝組成，子探測器長度短，方便製造、運輸和安裝，在堆芯中可靈活調節探測器測量高度和測點位置，而且單一子探測器故障對堆芯三維中子注量率測量質量影響不大，不需重新更換子探測器，使系統更易維護。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式，對本發明核電廠堆芯核儀表系統進行詳細說明。
圖1為已公開核電廠堆芯核儀表系統的結構示意圖。
圖2為本發明核電廠堆芯核儀表系統的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的發明目的、技術方案及其有益技術效果更加清晰，以下結合附圖和具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當強調的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發明，並非為了限定本發明的使用場合。
請參閱圖2，本發明核電廠堆芯核儀表系統包括固定多段式自給能探測器30、信號調理機櫃32、光纖34、數位化處理與顯示設備。
固定多段式自給能探測器30設置在安全殼20內，其在堆芯中整體固定安裝，每一探測器由多段獨立的子探測器拼裝組成，子探測器的數量和位置可根據堆芯大小和測點位置進行調整。固定多段式自給能探測器30在輻射場中可自行產生電流，電流的大小和變化反映出輻射場的特性和變化。
信號調理機櫃32設置在安全殼20內，其通過探測器電纜300與固定多段式自給能探測器30連接，用於採集探測器產生的中子注量率信號，進行信號放大、濾波並將電流信號轉化為光纖信號。
數位化處理與顯示設備設置在安全殼20外，包括數位化信號處理機櫃36和數位化顯示器38。數位化信號處理機櫃36通過光纖34與安全殼20內的信號調理機櫃32進行連接和通信。數位化顯示器38和數位化信號處理機櫃36連接，用於在線顯示堆芯三維功率分布圖、堆芯工況監測與報警畫面、堆芯參數最優推薦值等。
與現有技術相比，本發明核電廠堆芯核儀表系統至少具有以下優點：
1)採用固定式自給能探測器30，探測器在堆芯中整體固定安裝且可以自行產生電流，不需要外部供電，運行時也不需要選擇和驅動裝置驅動探測器插入堆芯，使得系統結構簡化、工作流程少；
2)採用固定式自給能探測器30，探測器整體固定安裝在堆芯中，可實時在線測量堆芯三維中子注量率，解決了移動式裂變探測器只能單探測器工作，一個完整的堆芯注量率測量工作耗時多、且不能在線實時測量的問題；
3)採用光纖通信方式，光纖通信數據傳輸大、無信號衰減、抗輻照幹擾能力強，因此提高了系統數據傳輸和抗幹擾能力，並減少了系統電纜和安全殼貫穿件200的使用數量，解決了硬接線通信數據傳輸量小，信號抗衰減和抗幹擾性能差，且需要使用大量電纜進行信號傳輸和多個安全殼貫穿件的問題；
4)採用數位化處理與顯示設備，使系統具有較強的計算和圖形顯示能力，能夠實時處理測得的數據並在線生成堆芯三維功率分布圖，實現反應堆運行最優控制和堆芯三維功率分布圖在線顯示；信號處理機櫃36還具有數據存儲和二次分析功能，可根據核電廠實時工況推薦反應堆運行最優控制方式，以提高堆芯參數並維護堆芯安全；
5)採用固定式自給能探測器30，每個探測器由多段獨立的子探測器拼裝組成，子探測器長度短，方便製造、運輸和安裝，在堆芯中可靈活調節探測器測量高度和測點位置，而且單一子探測器故障對堆芯三維中子注量率測量質量影響不大，不需重新更換子探測器，使系統更易維護。
根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。