堆芯中子注量率测量系统和方法与流程

1.本技术涉及核电站仪控系统技术领域，尤其涉及一种堆芯中子注量率测量系统和方法。


背景技术：

2.核电站堆芯中子注量率测量系统ric是核电站仪表系统中重要的组成部分，主要用于测量堆芯中子注量率的分布情况等，保证核电站的安全运行。具体地，ric主要通过控制探测器插入堆芯，从而获得堆芯中子注量率数据，然后将该中子注量率数据的信号传送至在线功率监测系统，产生三维的堆芯功率分布图。
3.目前，核电站测量堆芯中子注量率的方法，主要是通过手动方式来控制探测器插入堆芯，在堆芯中移动以获取相应位置的堆芯中子注量率数据。该方式受人为操作因素影响大，对操作人员要求高，采集的数据不够精准。


技术实现要素：

4.本技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
5.为此，本技术的第一个目的在于提出一种堆芯中子注量率测量系统，能够自动完成堆芯中子注量率的测量，降低人工成本，提高可靠性。
6.本技术的第二个目的在于提出一种堆芯中子注量率测量方法。
7.为了实现上述目的，本技术第一方面实施例提出一种堆芯中子注量率测量系统，包括n个探测器、n个驱动装置、n个组选择器、n个路选择器和n*m个堆芯指套管，
8.所述驱动装置与所述组选择器一一对应；
9.所述组选择器通过测量通道与对应的路选择器相连；
10.每个路选择器均包括m个通道；
11.所述n个探测器并行，由各自对应的驱动装置驱动，依次经过各自对应的组选择器、测量通道、路选择器的通道，分m次进入不同的n个堆芯指套管，并获得堆芯中子注量率数据，所述堆芯中子注量率数据为n*m组。
12.可选的，系统还包括相邻通道，
13.所述组选择器通过所述相邻通道与相邻的路选择器相连。
14.可选的，系统还包括校准通道，所述路选择器包括至少一个校准用的路选择器，
15.所述组选择器通过所述校准通道与所述校准用的路选择器相连。
16.可选的，系统还包括存储通道，所述探测器在非工作状态时，位于所述存储通道。
17.可选的，所述存储通道之间设有可移动屏蔽铅室装置。
18.可选的，每个通道均依次设有自动隔离阀、密封段和手动隔离阀。
19.本技术实施例的堆芯中子注量率测量系统，通过设置n个探测器、n个驱动装置、n个组选择器、n个路选择器和n*m个堆芯指套管，所述驱动装置与所述组选择器一一对应，所述组选择器通过测量通道与对应的路选择器相连，每个路选择器均包括m个通道，所述n个
探测器并行，由各自对应的驱动装置驱动，依次经过各自对应的组选择器、测量通道、路选择器的通道，分m次进入不同的n个堆芯指套管，并获得n*m组堆芯中子注量率数据，能够自动完成堆芯中子注量率的测量，降低人工成本，提高可靠性。
20.为了实现上述目的，本技术第二方面实施例提出一种堆芯中子注量率测量方法，该方法应用于上一方面实施例所述的系统，包括：
21.s1，n个探测器并行，从存储通道移动至原点位置，其中，所述原点位置为组选择器入口位置；
22.s2，所述n个探测器以第一预设速度从所述原点位置插入各自对应的路选择器的第一通道，并达到堆芯指套管顶部；
23.s3，所述n个探测器以第二预设速度反向运动，并以预设步进距离采集第一通道对应的堆芯中子注量率数据，直至达到堆芯指套管底部，所述第二预设速度小于所述的第一预设速度；
24.s4，所述探测器以所述第一预设速度返回至路选择器入口位置；
25.s5，以路选择器入口位置代替所述原点位置，重复步骤s2-s4，依次采集第二通道至第m通道对应的堆芯中子注量率数据；
26.s6，在数据采集结束后，所述n个探测器返回至所述存储通道。
27.可选的，方法还包括：
28.s7，在步骤s2之前，所述n个探测器并行，执行校准操作。
29.可选的，步骤s7包括：
30.所述n个探测器分别通过相邻通道插入相邻的路选择器，以完成圆形交叉校准；或者
31.所述n个探测器分别通过校准通道插入校准用的路选择器，以完成校准。
32.可选的，方法还包括：
33.在步骤s6之后，将最终的堆芯中子注量率数据传输至数据处理装置，以使所述数据处理装置根据堆芯中子注量率数据绘制出通量图。
34.可选的，方法还包括：
35.在所述n个探测器达到距离堆芯指套管底部预设距离时，测量背景噪声。
36.可选的，所述探测器工作在电流模式，且最大极化电压为200vdc。
37.可选的，所述探测器的偏置电压根据预设要求自动确定或手动确定。
38.可选的，在自动模式下，所述探测器的电压值或电流值以图形形式显示在显示屏上，并打印输出。
39.可选的，在手动模式下，所述探测器的电压值或电流值以数字形式显示在显示屏上，并打印输出。
40.本技术实施例的堆芯中子注量率测量方法，通过控制n个探测器并行，从存储通道移动至原点位置，然后以第一预设速度从原点位置插入各自对应的路选择器的第一通道，并达到堆芯指套管顶部，并且以第二预设速度反向运动，并以预设步进距离采集第一通道对应的堆芯中子注量率数据，直至达到堆芯指套管底部，再以第一预设速度返回至路选择器入口位置，完成第一通道的堆芯中子注量率数据的采集，然后以路选择器入口位置代替原点位置重复上述步骤，完成第二通道至第m通道的堆芯中子注量率数据的采集，全程自动
完成，降低人工成本，提高可靠性。
41.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
42.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
43.图1是本技术一个实施例的堆芯中子注量率测量系统的结构示意图；
44.图2是本技术一个实施例的堆芯中子注量率测量方法的流程图；
45.图3是本技术另一个实施例的堆芯中子注量率测量方法的流程图；
46.图4是本技术又一个实施例的堆芯中子注量率测量方法的流程图；
47.图5是本技术再一个实施例的堆芯中子注量率测量方法的流程图；
48.图6是本技术一个具体实施例的堆芯中子注量率测量方法的流程图。
具体实施方式
49.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
50.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本技术所要求保护的范围。
51.下面参考附图描述本技术实施例的堆芯中子注量率测量系统和方法。
52.图1是本技术一个实施例的堆芯中子注量率测量系统的结构示意图。
53.如图1所示，堆芯中子注量率测量系统包括n个探测器100、n个驱动装置200、n个组选择器300、n个路选择器400和n*m个堆芯指套管500。
54.如图1中，以n＝5，m＝10为例进行说明。
55.所述驱动装置200与所述组选择器300一一对应。
56.所述组选择器300通过测量通道310与对应的路选择器400相连。
57.每个路选择器400均包括m个通道410。
58.所述n个探测器100并行，由各自对应的驱动装置200驱动，依次经过各自对应的组选择器300、测量通道310、路选择器的通道410，分m次进入不同的n个堆芯指套管500，并获得堆芯中子注量率数据。其中，所述堆芯中子注量率数据为n*m组。
59.具体地，在第一组测量时，n个探测器100分别进入各自对应的组选择器300、测量通道310、路选择器的第一通道，进入各自对应的堆芯指套管500，按照预设路径来执行测量获取数据。在第二组测量时，区别点在于n个探测器100均进入路选择器的第二通道，进入第二组的堆芯指套管500，然后按照预设路径来执行测量获取数据。重复上述步骤，直至测量到路选择器的第m通道对应的最后一组堆芯指套管500，最后完成测量过程。整体测量过程自动完成，操作软件执行预先编写好的程序即可，节省人工成本，可靠性高。
60.在一个实施例中，堆芯中子注量率测量系统还包括相邻通道320。
61.所述组选择器300通过所述相邻通道320与相邻的路选择器400相连。通过该连接，可以在相邻的测试通道故障时，组选择器300可以通过相邻通道320与相邻的路选择器400
连接，起到救援的作用。当然，也可以在测量之前，将探测器100通过相邻通道320插入相邻的路选择器400，起到相邻校准的作用。
62.在另一个实施例中，堆芯中子注量率测量系统还包括校准通道330，所述路选择器400包括至少一个校准用的路选择器。
63.所述组选择器300通过所述校准通道330与所述校准用的路选择器400相连。每一个组选择器300都可以通过校准通道330连接到校准用的路选择器400。这样，n个探测器100均插入校准用的路选择器400，从而实现校准。
64.在一个实施例中，堆芯中子注量率测量系统还包括存储通道340。
65.所述探测器100在非工作状态时，位于所述存储通道340。
66.进一步地，所述存储通道340设有可移动屏蔽铅室装置600，可以避免探测器活化。
67.在一个具体实施例中，每个通道410均依次设有自动隔离阀411、密封段412和手动隔离阀413。可以通过自动隔离阀411或手动隔离阀413，实现通道410的连通或断开。
68.本技术实施例的堆芯中子注量率测量系统，通过设置n个探测器、n个驱动装置、n个组选择器、n个路选择器和n*m个堆芯指套管，所述驱动装置与所述组选择器一一对应，所述组选择器通过测量通道与对应的路选择器相连，每个路选择器均包括m个通道，所述n个探测器并行，由各自对应的驱动装置驱动，依次经过各自对应的组选择器、测量通道、路选择器的通道，分m次进入不同的n个堆芯指套管，并获得n*m组堆芯中子注量率数据，能够自动完成堆芯中子注量率的测量，降低人工成本，提高可靠性。
69.为实现上述目的，本技术提出一种堆芯中子注量率测量方法。
70.图2是本技术一个实施例的堆芯中子注量率测量方法的流程图。
71.如图2所示，堆芯中子注量率测量方法应用于上一实施例的堆芯中子注量率测量系统，方法包括以下步骤：
72.s1，n个探测器并行，从存储通道移动至原点位置。
73.其中，原点位置为组选择器入口位置。
74.s2，n个探测器以第一预设速度从原点位置插入各自对应的路选择器的第一通道，并达到堆芯指套管顶部。图1所示的a b处。
75.s3，n个探测器以第二预设速度反向运动，并以预设步进距离采集第一通道对应的堆芯中子注量率数据，直至达到堆芯指套管底部。图1所示的a处。
76.其中，第二预设速度小于的第一预设速度。
77.s4，探测器以第一预设速度返回至路选择器入口位置。
78.s5，以路选择器入口位置代替原点位置，重复步骤s2-s4，依次采集第二通道至第m通道对应的堆芯中子注量率数据；
79.s6，在数据采集结束后，n个探测器返回至存储通道。
80.在一个实施例中，探测器工作在电流模式，且最大极化电压为200vdc。探测器的偏置电压根据预设要求自动确定或手动确定。在自动模式下，探测器的电压值或电流值以图形形式显示在显示屏上，并打印输出。在手动模式下，探测器的电压值或电流值以数字形式显示在显示屏上，并打印输出。
81.本技术实施例的堆芯中子注量率测量方法，通过控制n个探测器并行，从存储通道移动至原点位置，然后以第一预设速度从原点位置插入各自对应的路选择器的第一通道，
并达到堆芯指套管顶部，并且以第二预设速度反向运动，并以预设步进距离采集第一通道对应的堆芯中子注量率数据，直至达到堆芯指套管底部，再以第一预设速度返回至路选择器入口位置，完成第一通道的堆芯中子注量率数据的采集，然后以路选择器入口位置代替原点位置重复上述步骤，完成第二通道至第m通道的堆芯中子注量率数据的采集，全程自动完成，降低人工成本，提高可靠性。
82.在本技术的另一个实施例中，如图3所示，方法还包括：
83.s7，在步骤s2之前，n个探测器并行，执行校准操作。
84.其中，校准操作可包括两种校准方式。
85.第一种校准方式：n个探测器分别通过相邻通道插入相邻的路选择器，以完成圆形交叉校准。
86.第二种校准方式：n个探测器分别通过校准通道插入校准用的路选择器，以完成校准。
87.在本技术的又一个实施例中，如图4所示，方法还包括：
88.s8，在步骤s6之后，将最终的堆芯中子注量率数据传输至数据处理装置，以使数据处理装置根据堆芯中子注量率数据绘制出通量图。
89.在本技术的再一个实施例中，如图5所示，方法还包括：
90.s9，在n个探测器达到距离堆芯指套管底部预设距离时，测量背景噪声。
91.下面以一个具体实施例对堆芯中子注量率测量方法进行详细描述。
92.核电站堆芯中子注量率测量系统ric主要功能是用于监测堆芯功率分布。具体地，通过探测器获得堆芯中子注量率数据，然后将该中子注量率信号传送至在线功率监测系统，产生三维的堆芯功率分布图。
93.堆型核电站堆芯中子注量率测量系统设计成通过驱动机构和选择装置将移动式微型裂变室穿过反应堆压力容器底部送入堆芯进行通量测量，进而提供堆芯中子通量分布图。在堆芯有仪表指套管，作为探测器测量通道。
94.反应堆正常运行期间，指套管将固定在导向管中，从反应堆容器底部向下延伸到混凝土屏蔽区，然后延伸到位于核心仪表室的密封组件。在反应堆换料时，指套管会缩回到堆心的底部以便不影响燃料元件在堆芯更换和重组。指套管在反应堆顶部焊接端头，指套管因此成为一回路压力边界，并且指套管内部干燥。指套管与导向管在密封组件处进行机械密封。
95.信号处理系统(通过操作软件)控制驱动线上所有机电设备(如驱动装置、组选择器、路选择器、电动的隔离阀等)。探测器在测量通道密封线(指套管、密封段)中行走，进出堆芯。
96.如图6所示，具体流程如下：
97.s601，系统启动时会自动加载操作软件。
98.s602，探测器插入极限设置存储在系统中，并确定反应堆堆芯内部的通量测量区域。
99.具体地，极限设置a对应于堆芯底部距离。当探测器处于该距离时，其位于燃料组件下方。极限设置b对应于堆芯内部的通量测量区域。对于所有通道，此限制都是相同的。极限设置a b对应于堆芯距离。当探测器达到a b处时，将其撤回。原点极限设置对应于探测器
完全退出，该限制由位于组选择器入口的限位开关检测，即原点极限位于组选择器入口。
100.s603，进入探测器校准阶段。
101.以n＝5为例进行说明，5个探测器通常位于存储通道。运动开始后，5个探测器并行运行，移动至原点位置(原点极限，即组选择器入口)。然后将5个探测器插入相邻通道的第一通道(组选择器处于emergency位置)，从而进行校准操作。
102.s604，进入探测器测量阶段。
103.本实施例中，共有50个燃料组件的对应的指套管，探测器在指套管内部移动，从而在堆芯整个高度上逐点(每8mm)测量中子通量。每次插入和选择系统最多同时将5个探测器送入50个指套管中指定的5个进行测量。
104.在校准阶段结束后，将5个探测器依次插入各自的测量通道，进入路选择器后，依次进入路选择器出口的10条通道中的每条路径中(组选择器在normal位置)，从而进行测量操作。也就是说，5个探测器同时运行，测量第一条路径(pass)，获取对应的数据。然后5个探测器再同时进入各自对应的第二条路径，进行测量。每次通过一个pass之后，下一个pass会自动开始。
105.当5个探测器在测量通道的10条路径中以及可能在相邻通道的10条路径中通过时，它们将自动返回到原点位置。
106.通常，一个完整的通量图可包括多达21次通过pass(进出堆芯一次)：1次用于校准，10次正常测量通过以及可能的10次备用通过。
107.每个pass过程如下：
108.1)上升阶段，探测器高速插入堆芯测量，确定测量范围，并到达距离堆芯顶部20cm的范围。即，探测器从原点位置到堆芯底部a处，以每分钟18米的高速移动。
109.2)切换到低速，探测器上升到堆芯顶部。
110.需等待所有5个探针都在顶部。
111.3)探测器以低速或高速下降(根据操作员的要求)，使用上升阶段确定的测量范围，每8mm采集一次通量测量数据，直到堆芯底部。
112.达到堆芯顶部a b处后，探测器反向低速移动，在堆芯长度区间b内以每分钟3米的低速移动。回到a处完成一个pass。即，测量将在燃料组件的整个长度上进行，在将探测器插入堆芯顶部之后的低速退出阶段，每8毫米进行一次。
113.其中，当探测器到达距离堆芯底部80cm处时，将同时测量背景噪声。
114.4)停止探针，然后退回到路选择器入口位置。
115.以每分钟18米的速度回到路选择器入口位置，然后进行下一个pass测量，直到完成所有10个pass，即50个路径的测量。
116.在一个实例中，通量图扫描时间如下：完整pass(进出一次)：《5分钟；以3m/min的速度在堆芯高度4.8m采集数据：《2分钟；以3m/min的采集速率完成完整通量图的时间：《60分钟。包括：
117.通常，执行两个连续的通量图所需的时间将少于2小时。
118.出于调查的目的，必须在短时间内提供局部通量图，例如：以3m/min的速度扫描5pass：大约25分钟。或者以18m/min的速度扫描5pass：大约15分钟。
119.此外，探测器工作在电流模式，最大极化电压200vdc。探测器偏置和电流读出电路
可以根据操作员的要求自动确定或手动确定每个探测器的偏置电压。在自动模式下，探测器的电压/电流值将以图形形式显示在屏幕上并可以打印输出；在手动模式下，将以数字形式显示和打印。
120.本技术实施例的堆芯中子注量率测量方法，测量全程自动完成，降低人工操作成本，并且可靠性高，获取到的通量图数据准确。
121.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
122.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
123.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
124.需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。