CN103730174A - 中子检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种中子检测装置，包括：中子检测器，该中子检测器对反应堆的堆内的中子通量分布进行检测；套筒导向管，该套筒导向管将中子检测器从堆外插入设置于堆内；驱动装置，该驱动装置与套筒导向管连接，朝套筒导向管内插入中子检测器或朝套筒导向管外拔出中子检测器；真空单元，该真空单元对套筒导向管内的真空状态进行控制；供给单元，该供给单元供给碳酸气体；气体清洗单元，该气体清洗单元与供给单元连接，并用碳酸气体对套筒导向管内进行气体清洗；闸阀，该闸阀形成于套筒导向管与驱动装置之间，并进行套筒导向管与驱动装置之间的打开关闭；以及控制装置，该控制装置对闸阀、驱动装置、真空单元、供给单元及气体清洗单元进行控制。

Description

中子检测装置
技术领域
本发明涉及一种能防止在套筒导向管内生成固态物的中子检测装置。
背景技术
在沸水反应堆(BWR：Boiling Water Reactor)中，为了在反应堆运转过程中把握反应堆内的中子通量分布状态而设有反应堆内中子监测器(以后称为堆芯监测器)。该堆芯监测器通过堆芯监测器外壳(以后称为堆芯外壳)和设于该堆芯外壳上方的导向管而插入堆芯。
此外，堆芯外壳及导向管的清洗装置包括：外框，该外框与堆芯监视器和形成有片材部的堆芯凸缘连接，上述堆芯监视器收容于堆芯外壳及设于该堆芯外壳上方的导向管；活塞轴，该活塞轴以能上下移动的方式收容于上述外框内，并具有使清洗排水朝内周侧流下的中空部；驱动机构，该驱动机构与外框连接并驱动所述活塞轴；以及排出机构，该排出机构与外框连接并将清洗排水排出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭59－220682号公报
现有的清洗装置使用水进行清洗，在加压水反应堆(PWR：PressurizedWater Reactor)中，存在难以使用水进行清洗这样的问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能防止在加压水反应堆的套筒导向管内生成固态物的中子检测装置。
本发明的中子检测装置对加压水反应堆的堆内的中子通量分布进行检测，其包括：中子检测器，该中子检测器对上述反应堆的堆内的中子通量分布进行检测；套筒导向管，该套筒导向管为了将上述中子检测器插入上述反应堆的堆内而从上述反应堆的堆外插入设置于上述反应堆的堆内；驱动装置，该驱动装置与上述套筒导向管连接，用于朝上述套筒导向管内插入上述中子检测器或朝上述套筒导向管外拔出上述中子检测器；真空单元，该真空单元对上述套筒导向管内的真空状态进行控制；供给单元，该供给单元供给碳酸气体；气体清洗单元，该气体清洗单元与上述供给单元连接，并用碳酸气体对上述套筒导向管内进行气体清洗；闸阀，该闸阀形成于上述套筒导向管与上述驱动装置之间，并进行上述套筒导向管与上述驱动装置之间的打开关闭；以及控制装置，该控制装置对上述闸阀、上述驱动装置、上述真空单元、上述供给单元及上述气体清洗单元进行控制。
本发明的中子检测装置采用上述结构，因此，能防止在套筒导向管内生成固态物。
附图说明
图1是表示本发明实施方式一的中子检测装置的结构的图。
图2是表示图1所示的中子检测装置的检测器的详细情况的放大图。
图3是表示本发明实施方式二的中子检测装置的结构的图。
图4是表示本发明实施方式三的中子检测装置的结构的图。
具体实施方式
实施方式一
以下，对本申请发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明实施方式一的中子检测装置的结构的图，图2是表示图1所示的中子检测装置的X部分的详细情况的放大图。在图中，中子检测装置100对加压水反应堆30的堆内30a的中子通量分布进行检测。此外，中子检测装置100包括中子检测器19、套筒导向管18、驱动装置1、真空单元10、供给单元11、气体清洗单元(gaspurge unit)9、闸阀5、控制装置17。
中子检测器19对反应堆30的堆内30a的中子通量分布进行检测。为了将中子检测器19插入反应堆30的堆内30a，将套筒导向管18从反应堆30的堆外30b插入设置于反应堆30的堆内30a。由此，在中子检测器19上存在用于在套筒导向管18内移动的电缆19a。
驱动装置1与套筒导向管18连接。此外，驱动装置1朝套筒导向管18内插入中子检测器19或朝套筒导向管18外拔出中子检测器19。由此，驱动装置1具有与套筒导向管18连接的配管及电动机等。此外，通过在该配管内拔出或插入中子检测器19的电缆19a来进行该动作。
另外，在不使用中子检测器19的情况下，驱动装置1将中子检测器19从套筒导向管18拔出。此外，驱动装置1将中子检测器19朝形成于反应堆30的堆外30b的收纳管16内插入。另外，在驱动装置1上设有用于从顶板放出碳酸气体的排气管20。该排气管20由U字管形成，以避免尘埃等垃圾混入。此外，排气管20的放出端朝下形成。
另外，驱动装置1以该排气管20以外的部位处于密封状态的方式形成。因此，在驱动装置1的内部设置节流孔来进行调节，使得驱动装置1内的压力比大气压稍高。真空单元10对套筒导向管18内的真空状态进行控制。具体而言，真空单元10包括真空泵、真空压力表、阀等。
供给单元11供给碳酸气体。具体而言，供给单元11包括碳酸压缩气体钢瓶、压力计、压力调节阀、流量计等。气体清洗单元9与供给单元11连接，并用碳酸气体对套筒导向管18内进行气体清洗。具体而言，气体清洗单元9具有A系统9a和B系统9b这两个系统。A系统9a能将少量流量的碳酸气体供给至套筒导向管18。另外，B系统9b与A系统9a相比，能将较多流量的碳酸气体供给至套筒导向管18。
闸阀5形成于套筒导向管18与驱动装置1之间，并进行套筒导向管18与驱动装置1之间的打开关闭。具体而言，闸阀5通过打开关闭来使套筒导向管18侧与驱动装置1侧断开或连通。另外，闸阀5的形成位置形成于比套筒导向管18的位于反应堆30的堆内30a的前端更靠上方的位置。这是因为碳酸气体比空气重、填充于套筒导向管18内的碳酸气体不易流出至外部、空气不易进入套筒导向管18内的缘故。
控制装置17对闸阀5、驱动装置1、真空单元10、供给单元11及气体清洗单元9进行控制。实际上，存在多个中子检测器19，由此，也存在相同数量的套筒导向管18。由此，驱动装置1的中子检测器19的驱动是利用第一通路选择装置4选择出任一个中子检测器19来进行的。另外，真空单元10及气体清洗单元9中的各个控制是利用第二通路选择装置6选择性地进行的。此外，控制装置17对第一通路选择装置4及第二通路选择装置6进行控制。
示出了气体清洗单元9及真空单元10分别形成于反应堆30的收纳容器内的例子，但并不限于此，在收纳容器内没有形成部位的情况下，也可形成于收纳容器外。在各实施方式的动作的说明中，仅对一组中子检测器19及套筒导向管18的动作进行说明。不过，其它组的中子检测器19及套筒导向管18的动作也能同样地进行。
首先，在中子检测装置100中，对在套筒导向管18内生成固态物的假定原理进行说明。当在套筒导向管18内存在空气时，通过如下所示的式(1)生成固态物。
NH3＋H2O＋CO2→NH4HCO3   …(1)
CO2：存在于空气中。
H2：反应堆30中的主冷却剂中的氢透过套筒导向管18内而存在。
N2：存在于空气中。
H2O：因H2的氧化而生成并存在。
NH3：因N2和H2在放射线下反应而存在。
由此，通过这些凝固反应而生成碳酸氢氨(NH4HCO3)这样的固态物。为了不这样生成碳酸氢氨，需要满足如下所示的式(2)。
X(NH3)＋X(H2O)＋X(CO2)×PT 3→e－(△F0/RT)   …(2)
X：各气体摩尔百分率(体积百分率)
PT：气体总压力(ata)
T：气体绝对温度(K)
△F0：反应的自由能量
R：气体常数
由此，为了满足上述所示的式(2)，具体而言，存在减小气体总压力的方法或降低气体摩尔百分率的方法。然而，不能降低H2O及CO2的摩尔百分率。因此，可考虑抑制NH3。即，可考虑防止空气(N2)的混入。因此，在本申请发明中，考虑了用CO2充满套筒导向管18内的方法。
接着，对如上构成的实施方式一的中子检测装置的动作进行说明。首先，对不测定中子通量分布的情况进行说明。此时，中子检测器19配置于反应堆30的堆外30b的收纳管16内。
此外，控制装置17进行以下所示的控制。首先，关闭闸阀5，以将套筒导向管18侧与驱动装置1侧断开。接着，使用真空单元10，以使套筒导向管18内变为真空。接着，使用供给单元11及气体清洗单元9的B系统9b，以朝套筒导向管18内填充碳酸气体。随后，套筒导向管18内从真空状态变换为碳酸气体状态。此外，实际上，交替地反复进行多次抽真空的工序和置换为碳酸气体的工序，以将套筒导向管18内的空气全部替换为碳酸气体。
接着，打开闸阀5，以使套筒导向管18侧与驱动装置1侧连通。接着，使用供给单元11及气体清洗单元9的A系统9a，使碳酸气体始终以10～15cc/秒左右的流量流动。由此，在驱动装置1侧始终有碳酸气体流动，以防止空气混入套筒导向管18内。另外，驱动装置1及套筒导向管18这些各装置及配管类全是密封结构，因此，碳酸气体从驱动装置1的排气管20放出。然后，准备中子通量分布的测定。
接着，对测定中子通量分布的情况进行说明。此时，中子检测器19配置于收纳管16内。此外，控制装置17进行以下所示的控制。首先，使用供给单元11及气体清洗单元9的B系统9b来调节碳酸气体以使其以7～10升/min左右的流量流动。接着，使用碳酸气体对套筒导向管18进行清洗，以避免中子检测器19将驱动装置1内的空气带入套筒导向管18内。由此，从驱动装置1的排气管20放出碳酸气体。接着，驱动装置1将中子检测器19从收纳管16中取出。接着，驱动装置1将中子检测器19插入套筒导向管18内。接着，中子检测器19对中子通量分布进行测定。然后，中子通量分布的测定结束。接着，驱动装置1将中子检测器19从套筒导向管18中拔出。然后，驱动装置1将中子检测器19插入收纳管16内。
首先，在打开闸阀5的状态下，使套筒导向管18侧与驱动装置1侧处于连通状态。接着，使用供给单元11及气体清洗单元9的A系统9a，使碳酸气体始终以10～15cc/秒左右的流量流动。然后，准备接下来的中子通量分布的测定。
根据如上构成的实施方式一的中子检测装置，在中子通量分布的测定停止时，使碳酸气体以微小流量即10～15cc/秒的流量流动。此外，在测定中子通量分布时，以7～10升/分的碳酸气体流量进行清洗。由此，在套筒导向管内始终保持着碳酸气体所形成的微加压状态。因此，套筒导向管内没有空气混入，处于充满CO2的状态。因此，可防止在套筒导向管内生成碳酸氢氨的固态物。由此，能长时间使用中子检测装置。
实施方式二
图3是表示本发明实施方式二的中子检测装置的结构的图。在图中，对于与上述实施方式一相同的部分标注相同的符号并省略说明。在本实施方式二中，与上述实施方式一不同的部分在于不具有排气管20这点。
对如上构成的实施方式二的中子检测装置的动作进行说明。首先，对不测定中子通量分布的情况进行说明。此时，中子检测器19配置于反应堆30的堆外30b的收纳管16内。
此外，控制装置17进行以下所示的控制。首先，关闭闸阀5，以将套筒导向管18侧与驱动装置1侧断开。接着，使用真空单元10，以使套筒导向管18内变为真空。接着，使用供给单元11及气体清洗单元9的B系统9b，以朝套筒导向管18内填入碳酸气体。随后，将套筒导向管18内从真空状态变换为碳酸气体状态。
此外，实际上，交替地反复进行多次抽真空的工序和置换为碳酸气体的工序，以将套筒导向管18内的空气全部替换为碳酸气体。此外，在套筒导向管18内保持碳酸气体所形成的加压状态，以准备中子通量分布的测定。
接着，对测定中子通量分布的情况进行说明。此时，中子检测器19配置于收纳管16内。此外，控制装置17进行以下所示的控制。首先，使用供给单元11及气体清洗单元9的B系统9b来调节碳酸气体以使其以7～10升/min左右的流量流动。接着，利用碳酸气体进行清洗，以避免中子检测器19将驱动装置1内的空气带入套筒导向管18内。
与上述实施方式一不同，在本实施方式二中不具有排气管20，因此，在该清洗中，进行调节以利用碳酸气体的压力进行阻断来防止驱动装置1内的空气流入套筒导向管18内。接着，打开闸阀5，以使套筒导向管18侧与驱动装置1侧连通。
接着，驱动装置1将中子检测器19从收纳管16中取出。接着，驱动装置1将中子检测器19插入套筒导向管18内。接着，利用中子检测器19对中子通量分布进行测定。然后，中子通量分布的测定结束。接着，驱动装置1将中子检测器19从套筒导向管18中拔出。然后，驱动装置1将中子检测器19插入收纳管16内。
接着，关闭闸阀5，以将套筒导向管18侧与驱动装置1侧断开。然后，在下次中子通量分布的测定之前，使用供给单元11及气体清洗单元9的A系统9a，使套筒导向管18内保持碳酸气体所形成的加压状态，以准备中子通量分布的测定。
根据上述构成的实施方式二，当然能起到与上述实施方式一相同的效果，当不测定中子通量分布时，关闭闸阀。接着，将套筒导向管侧阻断，并用碳酸气体对套筒导向管内进行加压。由此，与上述实施方式一相比，能减少碳酸气体的消耗量。
实施方式三
图4是表示本发明实施方式三的中子检测装置的结构的图。在图中，对于与上述各实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。真空单元10具有C系统10a及D系统10b。C系统10a及D系统10b能将套筒导向管18内同样地保持为真空状态，通常使用C系统10a，若C系统10a出现故障，则使用D系统10b。
对如上构成的实施方式三的中子检测装置的动作进行说明。首先，对不测定中子通量分布的情况进行说明。此时，中子检测器19配置于反应堆30的堆外30b的收纳管16内。
此外，控制装置17进行以下所示的控制。首先，关闭闸阀5，以将套筒导向管18侧与驱动装置1侧断开。接着，使用真空单元10，使套筒导向管18内处于真空，并保持该状态(使真空单元10处于运转状态)。然后，准备中子通量分布的测定。
接着，对测定中子通量分布的情况进行说明。此时，中子检测器19配置于收纳管16内。此外，控制装置17进行以下所示的控制。首先，在将真空单元10停止之后，使用供给单元11及气体清洗单元9的B系统9b来调节碳酸气体以使其以7～10升/min左右的流量流动。此外，使用碳酸气体对套筒导向管18进行清洗，以避免中子检测器19将驱动装置1内的空气带入套筒导向管18内。
与上述实施方式一不同，在本实施方式三中不具有排气管20，因此，在该清洗中，进行调节以利用碳酸气体的压力进行阻断来防止驱动装置1内的空气流入套筒导向管18内。另外，以向套筒导向管18内填充碳酸气体的方式进行调节。接着，打开闸阀5，以使套筒导向管18侧与驱动装置1侧连通。接着，向套筒导向管18内填充碳酸气体。
接着，驱动装置1将中子检测器19从收纳管16中取出。然后，驱动装置1将中子检测器19插入套筒导向管18内。接着，中子检测器19对中子通量分布进行测定。然后，中子通量分布的测定结束。接着，驱动装置1将中子检测器19从套筒导向管18中拔出。然后，驱动装置1将中子检测器19插入收纳管16内。
接着，将供给单元11及气体清洗单元9停止。同时，关闭闸阀5，与上述所示的情况相同地，将套筒导向管18内保持为真空。这样，由于频繁地进行抽真空，因此，万一真空单元10的C系统10a出现了故障，可切换到D系统10b来进行应对。
根据上述构成的实施方式三的中子检测装置，当然能起到与上述各实施方式相同的效果，即便万一空气进入套筒导向管内，由于会立刻进行抽真空，因此不会生成碳酸氢氨的固态物，与上述实施方式一、二相比，可靠性较高。
另外，在本发明的范围内，可以对本发明的各实施方式进行自由组合，也可以对各实施方式进行适当变形、省略。

Claims (7)

1.一种中子检测装置，对加压水反应堆的堆内的中子通量分布进行检测，其特征在于，包括：
中子检测器，该中子检测器对所述反应堆的堆内的中子通量分布进行检测；
套筒导向管，该套筒导向管为了将所述中子检测器插入所述反应堆的堆内而从所述反应堆的堆外插入设置于所述反应堆的堆内；
驱动装置，该驱动装置与所述套筒导向管连接，用于朝所述套筒导向管内插入所述中子检测器或朝所述套筒导向管外拔出所述中子检测器；
真空单元，该真空单元对所述套筒导向管内的真空状态进行控制；
供给单元，该供给单元供给碳酸气体；
气体清洗单元，该气体清洗单元与所述供给单元连接，并用碳酸气体对所述套筒导向管内进行气体清洗；
闸阀，该闸阀形成于所述套筒导向管与所述驱动装置之间，并进行所述套筒导向管与所述驱动装置之间的打开关闭；以及
控制装置，该控制装置对所述闸阀、所述驱动装置、所述真空单元、所述供给单元及所述气体清洗单元进行控制。
2.如权利要求1所述的中子检测装置，其特征在于，
所述控制装置将所述闸阀控制为关闭状态，并利用所述真空单元使所述套筒导向管内处于真空状态。
3.如权利要求2所述的中子检测装置，其特征在于，
在使所述套筒导向管内处于真空状态之后，所述控制装置利用所述气体清洗单元对从所述供给单元供给来的碳酸气体进行调节，以在所述套筒导向管内进行气体清洗。
4.如权利要求3所述的中子检测装置，其特征在于，
所述中子检测装置包括进行所述驱动装置内的排气的排气管，
在对所述套筒导向管内进行完气体清洗之后，所述控制装置将所述闸阀控制为打开状态，并利用所述气体清洗单元对从所述供给单元供给来的碳酸气体进行调节，以对所述套筒导向管内及所述驱动装置内进行气体清洗，
所述排气管将碳酸气体排出至所述驱动装置外。
5.如权利要求2至4中任一项所述的中子检测装置，其特征在于，
在将所述闸阀控制为关闭状态之前，所述控制装置将所述闸阀控制为打开状态，并利用所述驱动装置将所述中子检测器插入所述套筒导向管内。
6.如权利要求2至4中任一项所述的中子检测装置，其特征在于，
在将所述闸阀控制为关闭状态之前，所述控制装置将所述闸阀控制为打开状态，并利用所述驱动装置将所述中子检测器朝所述套筒导向管外拔出。
7.如权利要求4所述的中子检测装置，其特征在于，
在对所述套筒导向管内及所述驱动装置内进行完气体清洗之后，所述控制装置利用所述驱动装置将所述中子检测器插入所述套筒导向管内。
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