CN107316664A - 核电站燃料组件破损在线检测装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了核电站燃料组件破损在线检测装置与方法，包括一个与吸气口连通的压力容器，吸气口与压力容器之间的连接管线上设置有调节阀、气体动力源，还包括一个与压力容器相匹配的数据采集单元、以及数据处理终端，压力容器通过排气管线与出气口连通，并在排气管线上安装有隔离阀。本发明采用了收集式测量方式，确保来自燃料组件的待测气体在该组件测量过程尚未完成前，始终保持在压力容器中，延长了气体被探测器探测的有效时间，大大降低了破损燃料组件被漏检的几率，装置本身不再需要外部气源供气，相比传统的检测方式，装置的稳定性更高，检测准确性灵敏性更高。

Description

核电站燃料组件破损在线检测装置与方法

技术领域

本发明涉及定性检测燃料组件有无破损的试验领域，具体涉及核电站燃料组件破损在线检测装置与方法。

背景技术

压水堆燃料组件破损会污染冷却剂，使职业辐照剂量提高。为了及时检测破损的燃料组件，把它隔离或进一步检测和修复，必须要有燃料棒破损检测装置。而在线啜吸检测装置就可以在反应堆换料过程中快速完成检测，大大减少了检测时间。在线啜吸检测装置是一种破损燃料组件的检测设备，它设置在装卸料机上，在卸料过程中对每一根辐照燃料组件作定性检测，以鉴别出破损的燃料组件。它的工作原理是：装卸料机的抓具把燃料组件从堆芯提升到固定套筒内上部位置时燃料组件所受外压降低，如燃料棒有破损，则加速了裂变气体Xe-133向外泄漏。从固定套筒底部吹气口吹入的压缩空气气流将漏出的裂变气体带着上升并浮出水面，固定套筒上部处于水面以上安装有吸气口把夹带裂变气体的空气吸到计数罐。吸气是用向真空发生器吹气产生负压来完成的。燃料组件停留在装卸料机固定套筒上部位置检测2分钟，通过探测破损燃料棒漏出的Xe-133的γ活度，对燃料组件是否有破损作定性检测。检测2分钟并有灯光信号通知操作员，如Xe-133的γ活度超过设定值则有音响报警，记录仪连续记录Xe-133的γ峰值计数率变化、积分计数率变化和装卸料机抓具到达上部位置的情况。用γ活度测量系统测量Xe-133的活度，探测器包括NaI闪烁体和光电倍增管等，γ探测的信号经放大器和单道分析器至计数率表。一个线性计数率表指示的能量为81keV的γ峰值计数率，对数率表可在线性率表超量程时继续指示。另一线性计数率表指示在一低阈值以上Xe-133的积分计数率。用啜吸因子来标识被检测的燃料组件的破损情况，啜吸因子为Xe-133γ计数率与本底计数率之比。

现有技术中最先进的在线监测装置如申请号200920004082.1名称为一种在线啜吸检测装置，它包括气体系统，与气体系统相连的活度测量系统和供电信号系统，所述的气体系统包括设在下部箱体内的注气管线，供气管线，抽气管线和排气管线，在下部箱体的外壁面分别设有注气出口，供气入口，抽气入口，排气出口，其中，注气管线与注气出口连接，供气管线与供气入口连接，抽气管线与抽气入口连接，排气管线与排气出口连接，在下部箱体的底部还设有活度测量系统，它包括活度探测装置和活度测量通道，其中活度探测装置包括铅罐，与铅罐连接的计数罐和活度探测器，在活度和测量与抽气管线之间设有活度测量通道。

在使用过程中，申请人发现其存在一定的缺陷：啜吸效果受外部气源影响较大，实际工况下当供气气源不稳定时，装置的性能会受到影响；流动式气体检测方式的探测效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供核电站燃料组件破损在线检测装置与方法，解决现有的在线监测装置存在的啜吸效果受气源影响较大、气体的探测效率较低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

核电站燃料组件破损在线检测装置，包括一个与进气口连通的压力容器，进气口与压力容器之间的连接管线上设置有调节阀、气体动力源，还包括一个与压力容器相匹配的数据采集单元、以及数据处理终端，压力容器通过排气管线与出气口连通，并在排气管线上安装有隔离阀。本发明是在现有的在线检测装置的基础上做出的改进其改进之处是对待测气体采用压力容器来执行收集式的检测方式，啜吸功能不再借助外部气源通过文丘管的负压吸气方式，而是采用气体动力源直接对套筒中的气体进行吸入，并存储到压力容器当中，现有技术当中的计数罐虽然具备一定的缓存效果，但是因为罐体内部的空间有限，待测气体只有在流过计数罐的时间段内有被探测器检测的机会，气体检测方式仍属于流动式测量方式，探测效率不高，本申请的技术方案采用的是收集式气体测量方式，对于单个燃料组件的所有收集到的气体进行压缩存储，存入压力容器当中，本发明属于收集式测量方式，可以保证有放射性的气体在单个燃料组件尚未测量完成前，始终保持在压力容器中，留给探测器检测的时间段更长，如果气体放射性水平较低，通过这种收集式的累积计数率检测方式，更容易与不含放射性气体的介质相区别开来，从而大大降低了了破损燃料组件被漏检的几率，相比传统的流动式气体检测方式，提升了装置对气体的探测效率，提高了装置整体的检测准确性和灵敏性。

上述的气体动力源为真空泵。具体而言，现有技术中装置的啜吸效果是通过外部气源及文丘管来实现的，当气源供气气体流过文丘管主管道时，在文丘管的旁路上会形成负压，从而对待测管线产生吸力，吸入待测气体，这种方式受供气气源影响较大，实际工况当中往往因为现场其它设备的运转，影响了气源的供气压力，导致装置本身的啜吸流量会明显下降，进而影响了装置整体的性能，而本发明采用真空泵作为气体动力源，直接通过真空泵产生负压，对测量回路进行吸气，不再需要外接供气气源，简化了装置的结构，提升了装置工作的稳定性。

还包括一个容纳的压力容器和数据采集单元的铅屏蔽容器。

所述数据处理终端包括数据处理单元、显示终端、数字量输入单元，还包括继电器输出单元、声光报警单元、以及气体管线隔离阀控制单元，其中：

数据处理单元：接收数据采集单元采集的检测信号、以及数字量输入单元输入的数字信号，通过显示终端进行数据显示的同时，对检测信号和数字信号进行计算，通过计算的结果控制继电器输出单元动作；

继电器输出单元：接收数据处理单元的控制信号，控制声光报警单元和气体管线隔离阀控制单元，进行声光报警和控制隔离阀动作。

具体的讲，通过数据处理终端来实现整个测试的自动控制，从而可以减少人员的投入，降低辐射的风险。

核电站燃料组件破损在线检测方法，包括以下步骤：

(a)首先启动真空泵，对来自套筒的气体进行连续吸气当燃料组件尚未提升至高位时，出气口的隔离阀保持打开状态，使得吸入压力容器内的气体能较快地排出；当燃料组件提升至高位时，触发到位信号翻转，数据采集单元开启一次检测过程，此时继电器输出信号控制隔离阀关闭，真空泵开始连续收集并压缩待测气体，存储在压力容器当中，直到本次测量结束；

(b)数据采集单元对压力容器内的气体进行检测，并将数据传输给数据处理终端；

(c)检测完成后，数据处理终端的继电器输出信号控制隔离阀保持打开状态，将压力容器内的气体排出。

本发明的另一目的是提供一种新的核电站燃料组件破损的在线检测方法，通过利用真空泵，将燃料组件所处的套筒内的气体进行吸气收集，压力容器收集气体动力源吸入的气体，并进行压缩存储，通过对被测燃料组件的所有气体进行检测，可以保证有放射性的气体在单个燃料组件尚未测量完成前，始终保持在压力容器中，延长了计数管内气体被探测器检测的时间，大大降低了了破损燃料组件被漏检的几率，相比传统的啜吸检测方式，装置的稳定性更高，检测准确性和灵敏性更高。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和特色：

1、本发明核电站燃料组件破损在线检测装置与方法，本发明采用了独立的气体动力源—真空泵，不再需要现场的外部气源供气，提高了设备的独立性，规避了传统设备工作性能受气源稳定性制约的因素，提升了装置的工作稳定性，采用了收集式气体检测方式，通过真空泵和压力容器，来收集单个燃料组件在检测时间段内的气体，累积式的气体检测方式其探测效率，远远胜过传统的流动式的气体检测方式；

2、本发明核电站燃料组件破损在线检测装置与方法，采用真空泵作为气体动力源，直接通过真空泵产生负压，不再需要外接供气接口，无需注气接口，简化了气体管线结构，装置内部结构更简单，对测量回路进行吸气，没有注气接口和供气接口，简化结构，而且安全可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明数据处理原理图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-数据采集单元，2-压力容器，3-铅屏蔽容器，4-隔离阀，5-气体动力源，6-调节阀，7-排气管线，8-连接管线，9-数据处理终端。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1、图2所示，本发明核电站燃料组件破损在线检测装置，包括一个与吸气口连通的压力容器2，吸气口与压力容器2之间的连接管线8上设置有调节阀6、气体动力源5，本实例中采用真空泵作为气体动力源5，还包括一个与压力容器2相匹配的数据采集单元1、以及数据处理终端9，压力容器2和数据采集单元1包裹在的铅屏蔽容器3内部，压力容器2通过排气管线7与出气口连通，并在排气管线上安装有电动隔离阀4；数据处理终端9包括数据处理单元、显示终端、数字量输入单元，还包括继电器输出单元、声光报警单元、以及气体管线隔离阀控制单元，其中：数据处理单元：接收数据采集单元采集的检测信号、以及数字量输入单元输入的数字信号，通过显示终端进行数据显示的同时，对检测信号和数字信号进行检测，通过控制继电器来输出报警与指示信号等；继电器输出单元：接收数据处理单元的控制信号，控制声光报警单元和/或气体管线隔离阀控制单元，进行声光报警和/或控制隔离阀动作。

利用上述装置进行核电站燃料组件破损在线检测方法，包括以下步骤：

(a)首先启动真空泵，对来自套筒的气体进行连续吸气当燃料组件尚未提升至高位时，出气口的隔离阀4保持打开状态，使得吸入压力容器2内的气体能较快地排出；当燃料组件提升至高位时，触发到位信号翻转，数据采集单元开启一次检测过程，此时继电器输出信号控制隔离阀4关闭，真空泵开始连续收集并压缩待测气体，存储在压力容器当中，直到本次测量结束；

(b)数据采集单元1对压力容器内的气体进行检测，并将数据传输给数据处理终端；

(c)检测完成后，数据处理终端的继电器输出信号控制隔离阀4保持打开状态，将压力容器2内的气体排出。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.核电站燃料组件破损在线检测装置，其特征在于：包括一个与吸气口连通的压力容器(2)，吸气口与压力容器(2)之间的连接管线(8)上设置有调节阀(6)、气体动力源(5)，还包括一个与压力容器(2)相匹配的数据采集单元(1)、以及数据处理终端(9)，压力容器(2)通过排气管线(7)与出气口连通，并在排气管线上安装有隔离阀(4)。

2.根据权利要求1所述的核电站燃料组件破损在线检测装置，其特征在于：所述的气体动力源(5)为真空泵。

3.根据权利要求1所述的核电站燃料组件破损在线检测装置，其特征在于：还包括一个容纳的压力容器(2)和数据采集单元(1)的铅屏蔽容器(3)。

4.根据权利要求1所述的核电站燃料组件破损在线检测装置，其特征在于：所述数据处理终端(9)包括数据处理单元、显示终端、数字量输入单元，还包括继电器输出单元、声光报警单元、以及气体管线隔离阀控制单元，其中：

数据处理单元：接收数据采集单元采集的检测信号、以及数字量输入单元输入的数字信号，通过显示终端进行数据显示的同时，对检测信号和数字信号进行计算，通过计算的结果控制继电器输出单元动作；

继电器输出单元：接收数据处理单元的控制信号，控制声光报警单元和气体管线隔离阀控制单元，进行声光报警和控制隔离阀动作。

5.核电站燃料组件破损在线检测方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)首先启动真空泵，对来自套筒的气体进行连续吸气当燃料组件尚未提升至高位时，出气口的隔离阀(4)保持打开状态，使得吸入压力容器(2)内的气体能较快地排出；当燃料组件提升至高位时，触发到位信号翻转，数据采集单元开启一次检测过程，此时继电器输出信号控制隔离阀(4)关闭，真空泵开始连续收集并压缩待测气体，存储在压力容器(2)当中，直到本次测量结束；

(b)数据采集单元(1)对压力容器内的气体进行检测，并将数据传输给数据处理终端；

(c)检测完成后，数据处理终端的继电器输出信号控制隔离阀(4)保持打开状态，将压力容器(2)内的气体排出。