一种核仪表系统的制作方法

1.本发明涉及核电技术领域，特别涉及一种核仪表系统。


背景技术：

2.在核电站中，核仪表系统主要用来连续监测反应堆的功率、功率水平变化以及反应堆轴向功率分布。核仪表系统中由设置在反应堆压力容器的探测器进行中子注量率测量。现有的探测器中包括8个子探测器，8个子探测器分别为：2个源量程探测器、2个中间量程探测器和4个功率量程探测器，现有的探测器在运行过程中易造成反应堆误停堆等问题，导致核仪表系统的可靠性较低。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的在于提供一种核仪表系统，以解决核仪表系统的可靠性较低的问题。
4.为了达到上述目的，本发明实施例提供一种核仪表系统，包括：中子探测器；所述中子探测器包括至少三个探测器组合，所述探测器组合包括：第一工作量程探测器、源量程探测器和第二工作量程探测器，所述源量程探测器包括相对远离的第一端和第二端，所述第一工作量程探测器与所述源量程探测器的第一端连接，所述第二工作量程探测器与所述源量程探测器的第二端连接。
5.可选的，所述至少三个探测器组合的数量为四个。
6.可选的，所述源量程探测器设置于堆芯活性段的中段处。
7.可选的，所述第一工作量程探测器的中心至所述堆芯活性段底部的距离大于所述第一工作量程探测器的中心至所述堆芯活性段顶部的距离；所述第二工作量程探测器的中心至所述堆芯活性段底部的距离小于所述第二工作量程探测器的中心至所述堆芯活性段顶部的距离。
8.可选的，所述第一工作量程探测器与所述源量程探测器的第一端可拆卸连接，所述第二工作量程探测器与所述源量程探测器的第二端可拆卸连接。
9.可选的，所述源量程探测器的量程范围与所述第一工作量程探测器的量程范围部分重叠，所述源量程探测器的量程范围与所述第二工作量程探测器的量程范围部分重叠。
10.可选的，所述第一工作量程探测器和所述第二工作量程探测器中均包含一个裂变室，所述源量程探测器中包含一个涂硼正比计数管。
11.可选的，所述至少三个探测器组合均匀设置于反应堆压力容器外围的生物屏蔽墙内。
12.可选的，所述核仪表系统还包括至少三个保护机柜，所述至少三个保护机柜与所述至少三个探测器组合的数量一致，且一个所述保护机柜连接一个所述探测器组合，所述保护机柜中设置有信号处理器。
13.可选的，所述探测器组合的外部形状为圆筒形。
14.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
15.本发明实施例中，核仪表系统包括：中子探测器；由于所述中子探测器包括至少三个探测器组合，所述探测器组合包括：第一工作量程探测器、源量程探测器和第二工作量程探测器，所述源量程探测器包括相对远离的第一端和第二端，所述第一工作量程探测器与所述源量程探测器的第一端连接，所述第二工作量程探测器与所述源量程探测器的第二端连接。这样相比现有技术中核仪表系统的探测器包括8个子探测器，8个子探测器分别为：2个源量程探测器、2个中间量程探测器和4个功率量程探测器；现有的探测器在运行过程中易造成反应堆误停堆等问题，本发明实施例可以提高核仪表系统的可靠性。
附图说明
16.图1是本发明实施例提供的一种探测器组合的示意图；
17.图2是本发明实施例提供的一种探测器组合的应用场景图；
18.图3是本发明实施例提供的一种探测器组合的另一种应用场景图；
19.图4是本发明实施例提供的一种核仪表系统的示意图。
具体实施方式
20.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
21.一种核仪表系统，包括：中子探测器；所述中子探测器包括至少三个探测器组合，如图1所示，本发明实施例提供一种探测器组合的示意图，如图1所示，包括：第一工作量程探测器11、源量程探测器12和第二工作量程探测器13，所述源量程探测器12包括相对远离的第一端和第二端，所述第一工作量程探测器11与所述源量程探测器12的第一端连接，所述第二工作量程探测器13与所述源量程探测器12的第二端连接。
22.在核电站中，所述核仪表系统主要用来连续监测反应堆的功率、功率水平变化以及反应堆轴向功率分布。所述核仪表系统中由设置在反应堆压力容器的所述探测器组合进行中子注量率测量。本发明实施例中，所述核仪表系统中包括至少三个所述探测器组合，所述至少三个探测器组合的数量可以为三个或者四个，也可以为五个，对此本发明实施例不作限定。
23.所述核仪表系统中包括至少三个所述探测器组合，所述核仪表系统中包括至少三个探测通道，当其中一个所述探测器组合异常，或当其中一个所述探测器组合处于调试、检修或试验期间时，其他至少两个所述探测器组合仍能正常测量中子注量率，测量准确性较高，不易造成反应堆误停堆，所述核仪表系统的冗余度和可靠性较高。
24.如图1所示，所述探测器组合中包括：第一工作量程探测器11、源量程探测器12和第二工作量程探测器13，所述探测器组合中包括三个测量敏感段，其中，源量程通道包括一段敏感段，工作量程通道包括两段敏感段。将工作量程探测器和源量程探测器组合在一起，减少反应堆厂房占用的探测位置，减少反应堆厂房空间的占用，减少配套土建设施。
25.在实际的使用过程中，所述第一工作量程探测器11和所述第二工作量程探测器13的内部构造可以完全相同，所述第一工作量程探测器11和所述第二工作量程探测器13在不同位置测量堆芯活性段的中子注量率。
26.作为一种可选的实施方式，所述至少三个探测器组合的数量为四个。
27.该实施方式中，所述核仪表系统正常运行时，所述核仪表系统可以从四个所述探测器组合中取用其中两个测量结果，若此时其中一个所述探测器组合测量出现故障，误触发异常信号时，不会造成反应堆误停堆。另外，当其中一个所述探测器组合处于检修或试验期间时，所述核仪表系统可以从三个所述探测器组合中取用其中两个测量结果，在检修以及试验期间亦可满足单一故障准则，提高中子注量率测量的准确性，增强信号监视的可靠性。四重冗余通道在提高所述核仪表系统的可靠性的同时，还保证了核电站运营的经济性。
28.作为一种可选的实施方式，如图2所示，本发明实施例提供一种探测器组合的应用场景图，所述源量程探测器12设置于堆芯活性段的中段d处。
29.该实施方式中，源量程通道中的一个敏感段轴向布置在所述堆芯活性段中平面d处。其布置原则为：当核电站反应堆第一循环结束后，初级中子源移出堆芯，后续循环只包括二次中子源，这时所述源量程探测器12轴向布置的最佳位置为堆芯活性段的中段d处，即所述堆芯活性段的中平面d处。初级中子源也可设置于所述堆芯活性段的中平面d处。这样的布置提高了所述源量程探测器12测量的准确性。
30.作为一种可选的实施方式，如图2所示，所述第一工作量程探测器11的中心至所述堆芯活性段底部a的距离大于所述第一工作量程探测器11的中心至所述堆芯活性段顶部b的距离；所述第二工作量程探测器13的中心至所述堆芯活性段底部a的距离小于所述第二工作量程探测器13的中心至所述堆芯活性段顶部b的距离。
31.该实施方式中，如图2所示，工作量程通道的两段敏感段轴向分别布置在所述堆芯活性段顶部1/4和底部1/4处，如图2所示，图2中的c标记所述堆芯活性段顶部1/4位置，图2中的e标记所述堆芯活性段底部1/4位置，所述第一工作量程探测器11和所述第二工作量程探测器13在所述堆芯活性段上下对称布置，可对轴向功率偏移的情况进行监测；在事故工况下，还可以监视氙振荡对堆芯的影响。
32.作为一种可选的实施方式，所述第一工作量程探测器11与所述源量程探测器12的第一端可拆卸连接，所述第二工作量程探测器13与所述源量程探测器12的第二端可拆卸连接。
33.该实施方式中，所述第一工作量程探测器11与所述源量程探测器12的第一端可以为可拆卸的万向节式连接，当所述第一工作量程探测器11和所述源量程探测器12的其中一个故障或者使用寿命到期时，可以拆卸下来更换，另一个仍然继续保留使用，提高所述探测器组合的经济性；同时，可拆卸式的连接方便单个探测器的检修，提高所述探测器组合使用的方便性。所述第二工作量程探测器13与所述源量程探测器12的第二端之间的连接类似。
34.作为一种可选的实施方式，所述源量程探测器12的量程范围与所述第一工作量程探测器11的量程范围部分重叠，所述源量程探测器12的量程范围与所述第二工作量程探测器13的量程范围部分重叠。
35.反应堆从启动至满功率运行，其核功率的变化范围达10个数量级以上，一种探测器难以完成如此大范围的测量和监测，因此，所述核仪表系统设计了两种量程通道，即源量程通道和工作量程通道。所述源量程探测器12的量程范围与所述第一工作量程探测器11的量程范围一般至少设置了两个数量级的重叠，类似的，所述源量程探测器12的量程范围与所述第二工作量程探测器13的量程范围一般也至少设置了两个数量级的重叠，保证了反应
堆功率整个范围内的控制和保护的连续性，源量程通道和工作量程通道之间的读数互相校核，信号互相连锁。
36.作为一种可选的实施方式，所述第一工作量程探测器11和所述第二工作量程探测器13中均包含一个裂变室，所述源量程探测器12中包含一个涂硼正比计数管。
37.该实施方式中，所述源量程探测器12采用一个涂硼正比计数管，所述第一工作量程探测器11和所述第二工作量程探测器13采用裂变室技术，裂变室具有更宽的中子测量范围，提高测量效果，更满足测量需求。所述探测器组合中的两个裂变室，可实现现有技术中的的功率量程中六个电离室和中间量程中一个补偿电离室的测量功能，在保证功能和安全需求的前提下，所述探测器组合结构更简单，使用寿命更长。
38.源量程通道向核电站操作人员提供反应堆装料、停堆和启堆及低功率阶段反应堆的状态信息，并提供反应堆停堆保护。工作量程通道向操作员提供停堆、启堆、功率运行及事故工况下的反应堆信息，并向棒控棒位系统、多样化保护系统、松脱部件和振动监测系统、堆芯测量系统等相关系统及控制室提供控制、报警及相应信号，也向反应堆保护系统提供中子注量率高和注量率变化率高信号，触发反应堆紧急停堆。工作量程通道也承担事故后的堆芯监测功能，满足事故后72个小时内通道可用。
39.作为一种可选的实施方式，所述至少三个探测器组合均匀设置于反应堆压力容器外围的生物屏蔽墙内。
40.如图3所示，本发明实施例提供一种探测器组合的另一种应用场景图，如图3所示，图3中的1,2,3,4标记分别代表四个所述探测器组合，四个所述探测器组合分别设置于所述反应堆压力容器5外的45
°
、135
°
、225
°
和315
°
的对称位置处，提高了探测的准确性。需要说明的是，所述至少三个探测器组合均匀设置于反应堆压力容器5外围的生物屏蔽墙内，所述至少三个探测器组合可以设置于所述反应堆压力容器5外的其他角度处，对此该实施方式不作限定。
41.作为一种可选的实施方式，如图4所示，本发明实施例提供一种核仪表系统的示意图，如图4所示，所述核仪表系统还包括至少三个保护机柜，所述至少三个保护机柜与所述至少三个探测器组合的数量一致，且一个所述保护机柜连接一个所述探测器组合，所述保护机柜中设置有信号处理器。
42.该实施方式中，所述至少三个保护机柜分别设置于核电站安全壳外的不同安全厂房，所述信号处理器设置于所述保护机柜内，能对所述探测器组合中产生的信号进行调整和处理，并为下游提供所需数据和标准信号接口。所述保护机柜将调整和处理后的信号发送至控制机柜，所述控制机柜将计数率信号转化为扬声器声响信号，并为松脱部件和振动监测系统提供中子电平和中子噪声信号。
43.所述至少三个保护机柜分别对应由多个电源独立供电，互不干扰，提高了所述核仪表系统的可靠性。
44.作为一种可选的实施方式，所述探测器组合的外部形状为圆筒形。
45.对于所述探测器组合的尺寸，现举例说明，当所述堆芯活性段的轴向长度为3600mm时，结合核电站实际运用经验和科学理论，所述第一工作量程探测器11和所述第二工作量程探测器13的长度设置为1100mm，所述源量程探测器的长度设置为800mm；所述第一工作量程探测器11、所述源量程探测器12和所述第二工作量程探测器13的底面直径设置为
200mm。需要说明的是，根据堆芯的不同大小或者所述堆芯活性段的不同长度，所述探测器组合也可以设置为其他尺寸，对此该实施方式不作限定。
46.本发明实施例中，核仪表系统包括：中子探测器；由于所述中子探测器包括至少三个探测器组合，所述探测器组合包括：第一工作量程探测器、源量程探测器和第二工作量程探测器，所述源量程探测器包括相对远离的第一端和第二端，所述第一工作量程探测器与所述源量程探测器的第一端连接，所述第二工作量程探测器与所述源量程探测器的第二端连接。这样相比现有技术中核仪表系统的探测器包括8个子探测器，8个子探测器分别为：2个源量程探测器、2个中间量程探测器和4个功率量程探测器；现有的探测器在运行过程中易造成反应堆误停堆等问题，本发明实施例可以提高核仪表系统的可靠性。
47.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。