CN102081979A - 堆芯中子注量率数据采集和处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电站反应堆堆芯功率监测领域，具体涉及一种堆芯中子注量率数据采集和处理系统。该系统包括堆芯核测装置和数据处理装置，堆芯核测装置包括多台测量柜和一台同步公用柜，测量柜和同步公用柜分别通过测量管道与设置在堆芯内的移动式探测器连接，每个测量柜对应一个移动式探测器，多个移动式探测器分别设置在堆芯内不同的中子注量率测量管内；数据处理装置包括两台数据处理机，第一数据处理机与堆芯核测装置的测量柜连接，实现信号数据的采集，第一数据处理机与第二数据处理机之间进行实时通信，第二数据处理机对第一数据处理机采集的信号进行实时响应，包括对异常时序逻辑信号进行检测以及对中子注量率模拟信号进行纠错。本发明测量精度高、实时响应速度快、纠错能力强。

Description

堆芯中子注量率数据采集和处理系统
技术领域
本发明属于核电站反应堆堆芯功率监测领域，具体涉及一种堆芯中子注量率数据采集和处理系统。
背景技术
核电站反应堆的功率测量，是反应堆控制与安全保护的一个重要环节。以压水堆为例，一般通过检测核反应堆堆芯中子注量率分布来监测堆芯功率分布。现有的压水堆中子测量系统分为堆内中子测量系统和堆外中子测量系统。
堆内中子测量系统用于测量堆芯的中子注量率分布，从而校核堆外中子测量系统，提供燃料燃耗数据，验证反应堆燃耗设计以便合理换料，实现燃料最优化管理，因而该系统对于核电站安全、可靠及经济运行具有重要作用。
堆内中子测量系统分为移动式和固定式两种。移动式系统是间歇式工作的，一般工作频率为每个月一次。较典型的有法国法玛通ANP公司申请的专利“用于监测核反应堆堆芯的方法和装置”(公开号CN1684203A)，该专利申请提出了一种带有移动式中子注量率探针的堆内测量装置，并基于此提出了一种堆内测量的计算方法。固定式系统则可以连续工作，例如西屋公司申请的专利“高压水核反应堆的芯内测量系统”(公开号CN1064367A)中提出了一种固定式的高压水核反应堆简化芯内测量装置。
堆外中子测量系统利用布置在堆芯外部的堆外中子探测器监测堆芯功率。该方法简单易行，但其前提是假定堆内中子注量率分布形状不随时间变化，基于静态点堆模型进行堆芯功率计算，因此不能提供堆内中子注量率的动态分布信息。专利申请“一种用于在线监测核反应堆堆芯中子注量率分布的方法”(公开号CN101399091A)提出了一种改进的方法，结合堆内中子探测器和堆外中子探测器的读数，在线重构出三维反应堆堆芯内中子注量率分布。该方法的实施效果依赖于中子注量率数据测量的精度。但由于中子注量率信号变化范围大，采集间隔短，很容易造成中子注量率数据不准确和丢失，因此如何提高中子注量率数据测量精度和确保实时响应是主要技术难点。此外，系统还要求有很强的异常情况处理能力和纠错能力。这些都对堆芯中子注量率数据测量系统中数据采集和数据处理的方法和装置设计提出了挑战。
发明内容
本发明的目的在于针对现有堆芯中子注量率测量技术的缺陷，提供一种堆芯中子注量率数据采集和处理系统，以提高测量设备的精度和实时响应速度，并增强纠错能力。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种堆芯中子注量率数据采集和处理系统，包括堆芯核测装置和数据处理装置，其中，堆芯核测装置包括多台测量柜和一台同步公用柜，测量柜和同步公用柜分别通过测量管道与设置在堆芯内的移动式探测器连接，每个测量柜对应一个移动式探测器，多个移动式探测器分别设置在堆芯内不同的中子注量率测量管内；数据处理装置包括两台数据处理机，第一数据处理机与堆芯核测装置的测量柜连接，实现信号数据的采集，第一数据处理机与第二数据处理机之间进行实时通信，第二数据处理机对第一数据处理机采集的信号进行实时响应，包括对异常时序逻辑信号进行检测以及对中子注量率模拟信号进行纠错。
进一步，如上所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其中，所述的第一数据处理机通过可变增益模拟量输入装置和中断数字量输入装置与多台测量柜连接；第一数据处理机通过中断数字量输入装置实时接收移动式探测器当前位置和运动状态的信号，并通过可变增益模拟量输入装置采集相应移动式探测器的中子注量率模拟信号。
更进一步，如上所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其中，所述的可变增益模拟量输入装置预先判断、调节增益以获得测量数据的最佳精度。
进一步，如上所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其中，所述的移动式探测器为移动式微型裂变探测室。
进一步，如上所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其中，所述的测量柜共有三台，每台测量柜控制一个移动式微型裂变探测室。
本发明的有益效果如下：本发明所提出的堆芯中子注量率数据采集和处理系统采用成熟的设备，以尽可能保证系统可靠性。该系统具有测量精度高、实时响应快、异常情况处理能力和纠错能力强的特点，为反应堆堆芯中子注量率分布的离线物理计算提供了高质量的堆芯原始测量数据。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为具体实施例中测量管道在堆芯中的分布图。
图1中，1.移动式微型裂变探测室  2.堆芯  3.测量管道  4.安全壳5.同步公用柜  6.测量柜  7.可变增益模拟量输入装置  8.中断数字量输入装置9.第一数据处理机  10.第二数据处理机  11.显示设备
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本实施例为一个300MWe功率的压水堆的堆芯中子注量率的测量实例。在该300MWe功率的核反应堆堆芯中，包括121个燃料组件，根据3个燃料分区和4个象限中均匀分布的原则，选定30个燃料组件安装注量率测量管(又称指套管)。其中21个是代表不同情况的燃料组件，9个是代表重复对称性的燃料组件。测量管道在堆芯中的分布见图2。
如图1所示，本发明所提供的堆芯中子注量率数据采集和处理系统包括堆芯核测装置和数据处理装置，其中，堆芯核测装置包括多台测量柜6和一台同步公用柜5，测量柜6和同步公用柜5分别通过测量管道3与设置在堆芯内的移动式探测器(移动式微型裂变探测室1)连接，每个测量柜6对应控制一个移动式微型裂变探测室1，一个同步公用柜5允许控制一个或同时控制多个移动式微型裂变探测室工作，多个移动式微型裂变探测室1分别设置在堆芯内不同的注量率测量管内。本实施例中，测量柜共有三台，每台测量柜控制一个移动式微型裂变探测室(例如，可以采用GE公司的MIC探测室)，驱动装置和路选择器系统同时将三个移动式微型裂变探测室分别插入三个注量率测量管。
数据处理装置包括两台数据处理机，第一数据处理机9与通过可变增益模拟量输入装置7和中断数字量输入装置8与堆芯核测装置的多台测量柜6连接，实现信号数据的采集，第一数据处理机9与第二数据处理机10之间进行实时通信，第二数据处理机10对第一数据处理机9采集的信号进行实时响应，包括对异常时序逻辑信号进行检测以及对中子注量率模拟信号进行纠错。本实施例中，可变增益模拟量输入装置7和中断数字量输入装置8可选用NI PXI-6280多功能数据采集卡。第一数据处理机9和第二数据处理机10还分别与显示设备11连接
堆芯中子注量率数据采集和处理系统主要有两种运行工况：(1)正常工况：三个探测器都正常工作，每个探测器分别测量10个注量率测量管，整个测量过程在无人操作的情况下自动地进行；(2)支援工况：只有两个探测器能正常工作，两个探测器之一进入由故障探测器所分管的管道进行替代测量，直到测量完所有测量管道。
下面是堆芯中子注量率数据采集和处理系统的具体工作方式：
堆芯中子注量率采集系统在专用的第一数据处理机中实施中子注量率信号采集。测量过程中，堆芯核测装置中的测量柜按照一定的时序向前置的第一数据处理机发出逻辑信号，表征移动式探测器当前的位置和运动状态。第一数据处理机通过中断数字量输入装置实时接收信号，通过模拟量输入装置采集相应探测器的中子注量率模拟信号，直到探测器到达堆芯底部。由于中子注量率模拟量信号值的变化范围在几个mV～10V之间，为使模拟量输入通道的模数转换器工作在最大量程，以获取最佳精度，采用具有可变增益的模拟量输入装置，通过程序预先判断、调节增益以获得测量数据的最佳精度。
考虑到实时测量过程中，堆芯核测装置有可能故障或者偶然发生干扰，则发送给第一数据处理机的信号有可能出现各种异常现象，为此，第一数据处理机必须实时检测这些信号的失步情况。
在数据采集结束后第二数据处理机实时接收到测量数据，对异常时序逻辑信号进行实时检测，对采集的中子注量率模拟量信号进行有效性检查，对失效数据及时采取纠错补救处理，同时自动进行计算，包括中子注量率数据预处理、探测器偏差校正、各管道性能计算和管道总性能计算。
通过在300MWe核电站中进行了工程应用和检验表明，该堆芯中子注量率数据采集和处理系统运行正常稳定，堆芯中子注量率测量精度高，响应实时，对异常情况能实时检测和处理，并对失效数据具有稳健的纠错能力。该系统可以应用于任何采用移动式堆内测量装置的核反应堆，进行中子注量率数据采集和数据处理。

Claims (6)

1.一种堆芯中子注量率数据采集和处理系统，包括堆芯核测装置和数据处理装置，其特征在于：堆芯核测装置包括多台测量柜(6)和一台同步公用柜(5)，测量柜(6)和同步公用柜(5)分别通过测量管道(3)与设置在堆芯(2)内的移动式探测器(1)连接，每个测量柜(6)对应一个移动式探测器(1)，多个移动式探测器(1)分别设置在堆芯(2)内不同的中子注量率测量管内；数据处理装置包括两台数据处理机(9、10)，第一数据处理机(9)与堆芯核测装置的测量柜(6)连接，实现信号数据的采集，第一数据处理机(9)与第二数据处理机(10)之间进行实时通信，第二数据处理机(10)对第一数据处理机(9)采集的信号进行实时响应，包括对异常时序逻辑信号进行检测以及对中子注量率模拟信号进行纠错。
2.如权利要求1所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其特征在于：所述的第一数据处理机(9)通过可变增益模拟量输入装置(7)和中断数字量输入装置(8)与多台测量柜(6)连接；第一数据处理机(9)通过中断数字量输入装置(8)实时接收移动式探测器当前位置和运动状态的信号，并通过可变增益模拟量输入装置(7)采集相应移动式探测器的中子注量率模拟信号。
3.如权利要求2所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其特征在于：所述的可变增益模拟量输入装置(7)预先判断、调节增益以获得测量数据的最佳精度。
4.如权利要求1或2或3所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其特征在于：所述的移动式探测器为移动式微型裂变探测室(1)。
5.如权利要求4所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其特征在于：所述的测量柜(6)共有三台，每台测量柜控制一个移动式微型裂变探测室(1)。
6.如权利要求1所述的堆芯中子注量率数据采集和处理系统，其特征在于：所述的第一数据处理机(9)和第二数据处理机(10)分别与显示设备(11)连接。
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