CN107622804A - 一种燃料元件破损监测报警值的设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料元件破损监测报警值的设置方法，实时测量反应堆功率水平P，形成数据库{P}，实时测量冷却剂中放射性核素的活度水平A，收集冷却剂放射性测量结果和功率水平，形成数据库{A，P′}；分析不同功率水平下典型裂变产物核素放射性测量结果，同一功率水平下，测量结果小于数据库中测量结果的3倍，则在测量期间燃料元件没有破损，这些测量结果代表这一反应堆在燃料元件没有破损时的期望值；针对某一功率水平，分析历史测量结果，得到该功率水平下燃料元件没有破损时的期望值，将期望值乘以3倍后作为这一功率水平下燃料元件破损监测的报警值。本发明能够针对具体的反应堆运行情形，结合历史测量数据，给出与反应堆功率相关的报警值。

Description

一种燃料元件破损监测报警值的设置方法

技术领域

本发明涉及燃料棒破损监测技术，具体涉及一种燃料元件破损监测报警值的设置方法。

背景技术

燃料元件包壳是防止放射性裂变产物向外泄漏的第一道屏障，如果燃料元件发生破损，燃料元件中的裂变产物就会释放到一回路冷却剂中。反应堆必须设置燃料元件破损监测系统，以便能够及时发现燃料元件的破损并跟踪破损状态，并在必要时采取措施，从而确保反应堆的安全。

目前的燃料元件破损监测系统，一般通过测量一回路冷却剂中的放射性来判断燃料元件的破损。燃料元件破损监测的报警值一般基于同类型反应堆的运行经验，报警值一般为某一固定值，如果测量值高于报警值，则需要进一步调查，确认燃料元件是否破损。实际上，一回路冷却剂中存在着多种放射性核素，冷却剂的放射性水平不仅与燃料元件是否破损有关，还与反应堆的运行功率、燃耗深度、结构材料以及表面光滑度等有关，因此，报警值的设置应结合具体的反应堆运行情况。但是目前报警值的设置并没有结合上述特征，造成设置的报警值不合理，出现乱报警或者超过监测值很多还不报警的现象，对反应堆的运行和人员造成伤害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有燃料元件破损监测报警值的设置没有根据实际情况设定，造成设置的报警值不合理，对反应堆的运行和人员造成伤害，其目的在于提供一种燃料元件破损监测报警值的设置方法，该设置方法针对核动力反应堆功率可能会发生波动的运行特点，设计了一种可具有相应适应能力的燃料元件破损监测报警值的设置方法，使得其报警值处于合理范围中。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃料元件破损监测报警值的设置方法，包括以下步骤：

(1)实时测量，形成数据库：

在反应堆运行时，采用反应堆功率测量系统实时测量反应堆功率水平P，形成功率水平数据库{P}，采用反应堆燃料元件破损监测系统实时测量一回路冷却剂中放射性核素的活度水平A，收集各个时刻冷却剂放射性测量结果和测量时的功率水平，形成数据库{A，P′}；

(2)历史数据分析：

根据实际情况而言，当得到的测量数据超过200组后，就能够形成准确和完整的数据库满足期望值的测定工作，所以在得到的测量数据超过200组后，就可以分析不同功率水平下典型裂变产物核素放射性测量结果，如果在同一功率水平下，测量结果小于数据库中测量结果的3倍，则认为在测量期间燃料元件没有破损，这些测量结果就代表这一反应堆在燃料元件没有破损时的期望值；

(3)报警值的设置：

针对某一功率水平，分析燃料元件没有破损情形下的历史测量结果，得到该功率水平下燃料元件没有破损时的期望值，将该期望值乘以3倍后作为这一功率水平下燃料元件破损监测的报警值。

目前的核反应堆燃料元件破损监测系统，一般通过测量一回路冷却剂中的放射性来判断燃料元件是否破损。但是燃料元件破损监测的报警值一般基于同类型反应堆的运行经验，报警值一般设定为某一固定值，如果测量值高于报警值则进行报警，并且再做进一步调查，确认燃料元件是否破损。但是实际上，一回路冷却剂中存在着多种放射性核素，冷却剂的放射性水平不仅与燃料元件是否破损有关，还与反应堆的运行功率、燃耗深度、结构材料以及表面光滑度等这些因素有关，从理论上，报警值的设置应结合具体的反应堆运行情况。但是由于技术上或者观念上的因素，目前人们并没有将这些因素总结形成数据支撑，由于没有充分考虑到上述参数，使得设置的报警值不合理，报警时的相应和实际燃料元件是否破损状况不一致，出现乱报警或者超过监测值很多还不报警的现象，监测不准确，给监测人员造成很大的麻烦，甚至会出现乱报警或者超过监测值很多还不报警的现象，对反应堆中设备的运行和人员安全造成伤害。而本方案设计的报警值设置方法，是适用于核反应堆的燃料元件破损监测系统报警值的设置，其针对核动力反应堆功率可能会发生波动的运行特点，充分考虑了反应堆中相关的参数，提出的具有相应适应能力的燃料元件破损监测报警值的设置方法，其结合历史测量数据，给出与反应堆功率相关的报警值，使得其报警值处于合理范围中，保证了监测的准确性，能够对燃料元件是否破损状况进行准确的实时监控并报警提示操作人员，保证了反应堆的正常运行，保护了设备和人员的安全。

目前较为常用的功率水平为10％、20％、30％、50％、70％和100％中的任意一种，较为常用的典型裂变产物核素为Xe-133、Xe-135、Kr-87、Kr-88、I-131、I-132、I-133、I-134、I-135中的任意一种，根据实际监测时选择合适的功率水平和典型裂变产物核素，从而便于分析不同功率水平下典型裂变产物核素放射性测量结果。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明能够针对具体的反应堆运行情形，结合历史测量数据，给出与反应堆功率相关的报警值，使得其报警值处于合理范围中，保护了设备和人员的安全。

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为本发明的报警值设置流程示意图。

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，下面结合实施例和附图，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所示，一种燃料元件破损监测报警值的设置方法，包括以下步骤：

(1)实时测量，形成数据库：

在反应堆运行时，采用反应堆功率测量系统实时测量反应堆功率水平P，形成功率水平数据库{P}，采用反应堆燃料元件破损监测系统实时测量一回路冷却剂中放射性核素的活度水平A，收集各个时刻冷却剂放射性测量结果和测量时的功率水平，形成数据库{A，P′}；

(2)历史数据分析：

在得到的测量数据超过200组后，分析不同功率水平下典型裂变产物核素放射性测量结果，其中功率水平为10％、20％、30％、50％、70％和100％等典型功率值中的任意一种，典型裂变产物核素为Xe-133、Xe-135、Kr-87、Kr-88、I-131、I-132、I-133、I-134、I-135等典型裂变产物核素中的任意一种，如果在同一功率水平下，测量结果小于数据库中测量结果的3倍，则认为在测量期间燃料元件没有破损，这些测量结果就代表这一反应堆在燃料元件没有破损时的期望值；

(3)报警值的设置：

针对某一功率水平，分析燃料元件没有破损情形下的历史测量结果，得到该功率水平下燃料元件没有破损时的期望值，将该期望值乘以3倍后作为这一功率水平下燃料元件破损监测的报警值。

以30％功率水平下Kr-87期望值计算为例，说明期望值的计算方法和流程。

第一步：在数据库{A，P′}中挑选25％～35％功率水平范围内的Kr-87活度测量结果{A(Kr-87)，P′}；

第二步：以各个测量值对应的时刻为基点，查找前3个Kr-87半衰期内的功率测量值并计算平均功率，假设查得的3个Kr-87半衰期内的功率变化为{P100，P101，P102…P100}，则平均功率

第三步：根据功率进行等比例修正

第四步：30％功率水平下Kr-87期望值计算

然后以计算得到的P(Kr-87)乘以3倍后，将该值作为这一功率水平下燃料元件破损监测的报警值，在这个报警值下，能够对燃料元件是否破损进行准确的监测。

本发明是基于历史测量数据的燃料元件破损监测报警值设置，针对具体运行的反应堆，充分利用这一反应堆没有燃料元件破损时的测量结果，将相关结果用于燃料元件破损监测报警值设置，结合反应堆功率水平的燃料元件破损监测报警值设置，燃料元件破损监测的报警值随功率改变而改变，不同功率水平下有相应的报警值，从而满足了不同功率水平下都能够对燃料元件破损进行监测和报警功能。

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 (3)

1.一种燃料元件破损监测报警值的设置方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)实时测量，形成数据库：

在反应堆运行时，采用反应堆功率测量系统实时测量反应堆功率水平P，形成功率水平数据库{P}，采用反应堆燃料元件破损监测系统实时测量一回路冷却剂中放射性核素的活度水平A，收集各个时刻冷却剂放射性测量结果和测量时的功率水平，形成数据库{A，P′}；

(2)历史数据分析：

在得到的测量数据超过200组后，分析不同功率水平下典型裂变产物核素放射性测量结果，如果在同一功率水平下，测量结果小于数据库中测量结果的3倍，则认为在测量期间燃料元件没有破损，这些测量结果就代表这一反应堆在燃料元件没有破损时的期望值；

(3)报警值的设置：

针对某一功率水平，分析燃料元件没有破损情形下的历史测量结果，得到该功率水平下燃料元件没有破损时的期望值，将该期望值乘以3倍后作为这一功率水平下燃料元件破损监测的报警值。

2.根据权利要求1所述的一种燃料元件破损监测报警值的设置方法，其特征在于，所述功率水平为10％、20％、30％、50％、70％和100％中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种燃料元件破损监测报警值的设置方法，其特征在于，所述典型裂变产物核素为Xe-133、Xe-135、Kr-87、Kr-88、I-131、I-132、I-133、I-134、I-135中的任意一种。