專利名稱:堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核電站反應(yīng)堆堆芯功率監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
核電站反應(yīng)堆的功率測量，是反應(yīng)堆控制與安全保護(hù)的一個重要環(huán)節(jié)。以壓水堆為例，一般通過檢測核反應(yīng)堆堆芯中子注量率分布來監(jiān)測堆芯功率分布?，F(xiàn)有的壓水堆中子測量系統(tǒng)分為堆內(nèi)中子測量系統(tǒng)和堆外中子測量系統(tǒng)。
堆內(nèi)中子測量系統(tǒng)用于測量堆芯的中子注量率分布，從而校核堆外中子測量系統(tǒng)，提供燃料燃耗數(shù)據(jù)，驗證反應(yīng)堆燃耗設(shè)計以便合理換料，實現(xiàn)燃料最優(yōu)化管理，因而該系統(tǒng)對于核電站安全、可靠及經(jīng)濟(jì)運行具有重要作用。
堆內(nèi)中子測量系統(tǒng)分為移動式和固定式兩種。移動式系統(tǒng)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“用于監(jiān)測核反應(yīng)堆堆芯的方法和裝置”(公開號CN1684203A)，該專利申請?zhí)岢隽艘环N帶有移動式中子注量率探針的堆內(nèi)測量裝置，并基于此提出了一種堆內(nèi)測量的計算方法。固定式系統(tǒng)則可以連續(xù)工作，例如西屋公司申請的專利“高壓水核反應(yīng)堆的芯內(nèi)測量系統(tǒng)”(公開號CN1064367A)中提出了一種固定式的高壓水核反應(yīng)堆簡化芯內(nèi)測量裝置。
堆外中子測量系統(tǒng)利用布置在堆芯外部的堆外中子探測器監(jiān)測堆芯功率。該方法簡單易行，但其前提是假定堆內(nèi)中子注量率分布形狀不隨時間變化，基于靜態(tài)點堆模型進(jìn)行堆芯功率計算，因此不能提供堆內(nèi)中子注量率的動態(tài)分布信息。專利申請“一種用于在線監(jiān)測核反應(yīng)堆堆芯中子注量率分布的方法”(公開號CN101399091A)提出了一種改進(jìn)的方法，結(jié)合堆內(nèi)中子探測器和堆外中子探測器的讀數(shù)，在線重構(gòu)出三維反應(yīng)堆堆芯內(nèi)中子注量率分布。該方法的實施效果依賴于中子注量率數(shù)據(jù)測量的精度。但由于中子注量率信號變化范圍大，采集間隔短，很容易造成中子注量率數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確和丟失，因此如何提高中子注量率數(shù)據(jù)測量精度和確保實時響應(yīng)是主要技術(shù)難點。此外，系統(tǒng)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(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的方法和裝置設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有堆芯中子注量率測量技術(shù)的缺陷，提供一種堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，以提高測量設(shè)備的精度和實時響應(yīng)速度，并增強糾錯能力。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，包括堆芯核測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其中，堆芯核測裝置包括多臺測量柜和一臺同步公用柜，測量柜和同步公用柜分別通過測量管道與設(shè)置在堆芯內(nèi)的移動式探測器連接，每個測量柜對應(yīng)一個移動式探測器，多個移動式探測器分別設(shè)置在堆芯內(nèi)不同的中子注量率測量管內(nèi)；數(shù)據(jù)處理裝置包括兩臺數(shù)據(jù)處理機(jī)，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)與堆芯核測裝置的測量柜連接，實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的采集，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)與第二數(shù)據(jù)處理機(jī)之間進(jìn)行實時通信，第二數(shù)據(jù)處理機(jī)對第一數(shù)據(jù)處理機(jī)采集的信號進(jìn)行實時響應(yīng)，包括對異常時序邏輯信號進(jìn)行檢測以及對中子注量率模擬信號進(jìn)行糾錯。
進(jìn)一步，如上所述的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其中，所述的第一數(shù)據(jù)處理機(jī)通過可變增益模擬量輸入裝置和中斷數(shù)字量輸入裝置與多臺測量柜連接；第一數(shù)據(jù)處理機(jī)通過中斷數(shù)字量輸入裝置實時接收移動式探測器當(dāng)前位置和運動狀態(tài)的信號，并通過可變增益模擬量輸入裝置采集相應(yīng)移動式探測器的中子注量率模擬信號。
更進(jìn)一步，如上所述的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其中，所述的可變增益模擬量輸入裝置預(yù)先判斷、調(diào)節(jié)增益以獲得測量數(shù)據(jù)的最佳精度。
進(jìn)一步，如上所述的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其中，所述的移動式探測器為移動式微型裂變探測室。
進(jìn)一步，如上所述的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其中，所述的測量柜共有三臺，每臺測量柜控制一個移動式微型裂變探測室。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所提出的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)采用成熟的設(shè)備，以盡可能保證系統(tǒng)可靠性。該系統(tǒng)具有測量精度高、實時響應(yīng)快、異常情況處理能力和糾錯能力強的特點，為反應(yīng)堆堆芯中子注量率分布的離線物理計算提供了高質(zhì)量的堆芯原始測量數(shù)據(jù)。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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.同步公用柜6.測量柜7.可變增益模擬量輸入裝置8.中斷數(shù)字量輸入裝置9.第一數(shù)據(jù)處理機(jī)10.第二數(shù)據(jù)處理機(jī)11.顯示設(shè)備
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)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(yīng)堆堆芯中，包括121個燃料組件，根據(jù)3個燃料分區(qū)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個是代表重復(fù)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(fā)明所提供的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)包括堆芯核測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其中，堆芯核測裝置包括多臺測量柜6和一臺同步公用柜5，測量柜6和同步公用柜5分別通過測量管道3與設(shè)置在堆芯內(nèi)的移動式探測器(移動式微型裂變探測室I)連接，每個測量柜6對應(yīng)控制一個移動式微型裂變探測室1，一個同步公用柜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(shè)置在堆芯內(nèi)不同的注量率測量管內(nèi)。本實施例中，測量柜共有三臺，每臺測量柜控制一個移動式微型裂變探測室(例如，可以采用GE公司的MIC探測室)，驅(qū)動裝置和路選擇器系統(tǒng)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(shù)據(jù)處理裝置包括兩臺數(shù)據(jù)處理機(jī)，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)9與通過可變增益模擬量輸入裝置7和中斷數(shù)字量輸入裝置8與堆芯核測裝置的多臺測量柜6連接，實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的采集，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)9與第二數(shù)據(jù)處理機(jī)10之間進(jìn)行實時通信，第二數(shù)據(jù)處理機(jī)10對第一數(shù)據(jù)處理機(jī)9采集的信號進(jìn)行實時響應(yīng)，包括對異常時序邏輯信號進(jìn)行檢測以及對中子注量率模擬信號進(jìn)行糾錯。本實施例中，可變增益模擬量輸入裝置7和中斷數(shù)字量輸入裝置8可選用NI PXI-6280多功能數(shù)據(jù)采集卡。第一數(shù)據(jù)處理機(jī)9和第二數(shù)據(jù)處理機(jī)10還分別與顯示設(shè)備11連接
堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)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(jìn)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(jìn)入由故障探測器所分管的管道進(jìn)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(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的具體工作方式
堆芯中子注量率采集系統(tǒng)在專用的第一數(shù)據(jù)處理機(jī)中實施中子注量率信號采集。測量過程中，堆芯核測裝置中的測量柜按照一定的時序向前置的第一數(shù)據(jù)處理機(jī)發(fā)出邏輯信號，表征移動式探測器當(dāng)前的位置和運動狀態(tài)。第一數(shù)據(jù)處理機(jī)通過中斷數(shù)字量輸入裝置實時接收信號，通過模擬量輸入裝置采集相應(yīng)探測器的中子注量率模擬信號，直到探測器到達(dá)堆芯底部。由于中子注量率模擬量信號值的變化范圍在幾個mV IOV之間，為使模擬量輸入通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作在最大量程，以獲取最佳精度，采用具有可變增益的模擬量輸入裝置，通過程序預(yù)先判斷、調(diào)節(jié)增益以獲得測量數(shù)據(jù)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(fā)生干擾，則發(fā)送給第一數(shù)據(jù)處理機(jī)的信號有可能出現(xiàn)各種異?，F(xiàn)象，為此，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)必須實時檢測這些信號的失步情況。
在數(shù)據(jù)采集結(jié)束后第二數(shù)據(jù)處理機(jī)實時接收到測量數(shù)據(jù)，對異常時序邏輯信號進(jìn)行實時檢測，對采集的中子注量率模擬量信號進(jìn)行有效性檢查，對失效數(shù)據(jù)及時采取糾錯補救處理，同時自動進(jìn)行計算，包括中子注量率數(shù)據(jù)預(yù)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(jìn)行了工程應(yīng)用和檢驗表明，該堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)運行正常穩(wěn)定，堆芯中子注量率測量精度高，響應(yīng)實時，對異常情況能實時檢測和處理，并對失效數(shù)據(jù)具有穩(wěn)健的糾錯能力。該系統(tǒng)可以應(yīng)用于任何采用移動式堆內(nèi)測量裝置的核反應(yīng)堆，進(jìn)行中子注量率數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。
權(quán)利要求
1.一種堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，包括堆芯核測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在干堆芯核測裝置包括三臺測量柜(6)和一臺同步公用柜(5)，測量柜(6)和同步公用柜(5)分別通過測量管道(3)與設(shè)置在堆芯(2)內(nèi)的移動式探測器(I)連接，每個測量柜(6)對應(yīng)ー個移動式探測器(1)，三個移動式探測器(I)分別設(shè)置在堆芯(2)內(nèi)不同的中子注量率測量管內(nèi)，其中，移動式探測器(I)為移動式微型裂變探測室；數(shù)據(jù)處理裝置包括兩臺數(shù)據(jù)處理機(jī)(9、10)，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)(9)與堆芯核測裝置的測量柜(6)連接，實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的采集，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)(9)與第二數(shù)據(jù)處理機(jī)(10)之間進(jìn)行實時通信，第二數(shù)據(jù)處理機(jī)(10)對第一數(shù)據(jù)處理機(jī)(9)采集的信號進(jìn)行實時響應(yīng)，包括對異常時序邏輯信號進(jìn)行檢測以及對中子注量率模擬信號進(jìn)行糾錯；其中，所述的第一數(shù)據(jù)處理機(jī)(9)通過可變増益模擬量輸入裝置(7)和中斷數(shù)字量輸入裝置(8)與三臺測量柜(6)連接；第一數(shù)據(jù)處理機(jī)(9)通過中斷數(shù)字量輸入裝置(8)實時接收移動式探測器當(dāng)前位置和運動狀態(tài)的信號，并通過可變增益模擬量輸入裝置(7)采集相應(yīng)移動式探測器的中子注量率模擬信號。
2.如權(quán)利要求
I所述的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其特征在于所述的可變增益模擬量輸入裝置(7)預(yù)先判斷、調(diào)節(jié)增益以獲得測量數(shù)據(jù)的最佳精度。
3.如權(quán)利要求
I所述的堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其特征在于所述的第一數(shù)據(jù)處理機(jī)(9)和第二數(shù)據(jù)處理機(jī)(10)分別與顯示設(shè)備(11)連接。
專利摘要
本發(fā)明屬于核電站反應(yīng)堆堆芯功率監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種堆芯中子注量率數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括堆芯核測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，堆芯核測裝置包括多臺測量柜和一臺同步公用柜，測量柜和同步公用柜分別通過測量管道與設(shè)置在堆芯內(nèi)的移動式探測器連接，每個測量柜對應(yīng)一個移動式探測器，多個移動式探測器分別設(shè)置在堆芯內(nèi)不同的中子注量率測量管內(nèi)；數(shù)據(jù)處理裝置包括兩臺數(shù)據(jù)處理機(jī)，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)與堆芯核測裝置的測量柜連接，實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的采集，第一數(shù)據(jù)處理機(jī)與第二數(shù)據(jù)處理機(jī)之間進(jìn)行實時通信，第二數(shù)據(jù)處理機(jī)對第一數(shù)據(jù)處理機(jī)采集的信號進(jìn)行實時響應(yīng)，包括對異常時序邏輯信號進(jìn)行檢測以及對中子注量率模擬信號進(jìn)行糾錯。本發(fā)明測量精度高、實時響應(yīng)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(fā)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(shè)計院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (2),