CN107808703B - 一种破损燃料组件鉴定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电厂核燃料管理技术领域，具体涉及一种破损燃料组件鉴定方法。本发明通过考虑在线啜吸装置工作物理机理，根据在线啜吸装置测量数据随时间的变化、随统计频谱的变化来判断燃料组件是否破损。利用该方法可以有效地提高燃料在线啜吸疑似破损组件鉴定准确性，提高燃料在线啜吸检查的效率，节省卸料时间。

Description

一种破损燃料组件鉴定方法
技术领域
本发明属于核电厂核燃料管理技术领域，具体涉及一种破损燃料组件鉴定方法。
背景技术
在核电厂核燃料管理领域，如图1所示，当反应堆换料时,用装卸料机抓具抓住燃料组件从堆芯中提出，在上升到固定套筒上部位置时，由于燃料组件受到的外压降低，如果燃料棒有破损，则加速了裂变气体133Xe向外泄漏。从固定套筒底部吹气口吹入的压缩空气气流携带漏出的裂变气体上升到套筒内水面上方，位于此处的吸气口把夹带裂变气体的空气吸入计量罐，吸气是用向真空发生器注气来实现的。γ活度测量系统测量133Xe的γ峰值微分计数率变化、积分计数率变化，通过探测破损燃料棒漏出的133Xe的γ活度，来判定燃料组件是否有破损。
目前核电厂通常用啜吸因子f来标识被检测的燃料组件的破损情况，啜吸因子f为133Xeγ计数率与本底计数率之比，公式为：
本底计数率为10束无破损燃料组件平均测量值。
目前核电厂普遍使用的破损燃料组件的判断方法为：当f＞3时，判断燃料组件为破损；当f＞1.3时，判断燃料组件为疑似破损。当f＞1.3时需要对乏燃料组件进行离线啜吸试验以确定该燃料组件是否破损。
此种方法只是从数据统计角度出发判断燃料组件是否破损，未考虑在线啜吸的工作物理机理。因此当在线啜吸装置或装卸料机抓具被放射性物质污染之后，因133Xe的γ计数率较本底计数率有较大提升且变化无规律会对判断燃料组件是否出现破损造成干扰，造成大量未破损组件被当作疑似破损组件处理。增加了后续离线啜吸的成本、人员受辐照剂量，增加卸料时间，延误核电厂大修主线工期。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种更加精确的在燃料在线啜吸数据处理方法，通过使用这种方法得到更加准确的疑似破损组件，并提高在线啜吸检查、卸料的效率。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种破损燃料组件鉴定方法，通过考虑在线啜吸装置工作物理机理，根据在线啜吸装置测量数据随时间的变化、随统计频谱的变化来判断燃料组件是否破损；
具体包括鉴定原则和鉴定过程两部分；
一、鉴定原则如下：
(1)如果燃料组件未破损，则在整个在线啜吸测量过程中，探测器测量得到的133Xe的γ计数率与在线啜吸装置不含乏燃料组件时相当，其随时间的变化呈噪声谱分布，其计数率的概率分布满足正态分布；
(2)燃料组件出现破损
如果燃料组件出现破损，探测室内133Xe的含量变化过程如下：
(2.1)燃料棒内破口位置周边的133Xe随着啜吸气体进入探测室，探测室内的133Xe的含量随之增加；
(2.2)燃料棒内破口位置周边的133Xe的溢出速率随着燃料棒内133Xe含量的减少而逐渐降低，啜吸气体中133Xe的含量逐渐降低；
(2.3)探测室内的133Xe的含量在达到高值后逐渐下降；
对应的探测器测量得到的133Xe的γ计数率的变化规律为：计数率随时间的变化为计数率逐渐增多达到最高峰后下降；
计数率的概率分布偏离正态分布；
偏离正态分布的程度通过测量期间计数率的平均值与均方差的比值F来表示；
二、鉴定过程如下：
(1)在核电厂卸料期间，在线啜吸进行过程中，如果在线啜吸报警装置发出报警，则观察在线啜吸装置测量的133Xe的γ计数率随时间的变化，
如果计数率随时间的变化呈三角形分布，则将该组件作为疑似破损燃料组件处理；
(2)在卸料完成后进一步对该组件在线啜吸数据进行频谱分析，如果测量期间数据的平均值与均方差的比值F＜系统设定的阈值，则认为组件出现破损/疑似破损。
进一步的，如上所述的一种破损燃料组件鉴定方法，系统设定的阈值为2.58。
本发明技术方案的有益效果在于：利用该方法可以有效地提高燃料在线啜吸疑似破损组件鉴定准确性，提高燃料在线啜吸检查的效率，节省卸料时间。通过该方法分析福清核电101大修卸料期间的在线啜吸数据，可以得到破损的燃料组件为YQF03G和YQF04G，较传统方法可减少2组疑似破损燃料组件。
附图说明
图1是在线啜吸装置工作原理简图；
图2是实施例1中未破损组件的计数率随时间的变化；
图3是实施例1中对应的计数率的概率分布图；
图4是实施例2中未破损组件的计数率随时间的变化；
图5是实施例2中对应的计数率的概率分布图；
图6是YQF04G破损组件的计数率随时间的变化；
图7是YQF03G破损组件的计数率随时间的变；
图8是YQF04G破损组件对应的计数率的概率分布图；
图9是YQF03G破损组件对应的计数率的概率分布图；
图10是福清101大修在线啜吸期间F的变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
本发明一种破损燃料组件鉴定方法，通过考虑在线啜吸装置工作物理机理，根据在线啜吸装置测量数据随时间的变化、随统计频谱的变化来判断燃料组件是否破损；
具体包括鉴定原则和鉴定过程两部分；
一、鉴定原则如下：
(1)如果燃料组件未破损，则在整个在线啜吸测量过程中，探测器测量得到的133Xe的γ计数率与在线啜吸装置不含乏燃料组件时相当，其随时间的变化呈噪声谱分布，其计数率的概率分布满足正态分布；
(2)燃料组件出现破损
如果燃料组件出现破损，探测室内133Xe的含量变化过程如下：
(2.1)燃料棒内破口位置周边的133Xe随着啜吸气体进入探测室，探测室内的133Xe的含量随之增加；
(2.2)燃料棒内破口位置周边的133Xe的溢出速率随着燃料棒内133Xe含量的减少而逐渐降低，啜吸气体中133Xe的含量逐渐降低；
(2.3)探测室内的133Xe的含量在达到高值后逐渐下降；
对应的探测器测量得到的133Xe的γ计数率的变化规律为：计数率随时间的变化为计数率逐渐增多达到最高峰后下降；
计数率的概率分布偏离正态分布；
偏离正态分布的程度通过测量期间计数率的平均值与均方差的比值F来表示；
二、鉴定过程如下：
(1)在核电厂卸料期间，在线啜吸进行过程中，如果在线啜吸报警装置发出报警，则观察在线啜吸装置测量的133Xe的γ计数率随时间的变化，
如果计数率随时间的变化呈三角形分布，则将该组件作为疑似破损燃料组件处理；
(2)在卸料完成后进一步对该组件在线啜吸数据进行频谱分析，如果测量期间数据的平均值与均方差的比值F＜系统设定的阈值，则认为组件出现破损/疑似破损。系统设定的阈值具体为2.58。
实例1：在在线啜吸装置或装卸料机抓具未被污染的情况下未破损组件的计数率随时间的变化如图2所示，对应的计数率的概率分布图如图3所示。
实例2：在在线啜吸装置或装卸料机抓具被污染的情况下未破损组件的计数率随时间的变化如图4所示，对应的计数率的概率分布图如图5所示。
实例3：破损组件的计数率随时间的变化如图6(YQF04G)和图7(YQF04G)所示。对应的计数率的概率分布图如图8(YQF04G)和图9(YQF04G)所示。
实例4：福清101大修在线啜吸期间F的变化曲线如图10所示。
通过对在线啜吸计数率随时间变化、频谱的变化可以判断出燃料组件YQF04G、YQF03G出现破损，其余燃料组件未破损。福清核电101大修离线啜吸试验结果也证明了YQF04G、YQF03G出现破损，其余燃料组件未破损的结果。

Claims (2)

1.一种破损燃料组件鉴定方法，其特征在于：
具体包括鉴定原则和鉴定过程两部分；
一、鉴定原则如下：
(1)如果燃料组件未破损，则在整个在线啜吸测量过程中，探测器测量得到的133Xe的γ计数率与在线啜吸装置不含乏燃料组件时相当，其随时间的变化呈噪声谱分布，其计数率的概率分布满足正态分布；
(2)燃料组件出现破损
如果燃料组件出现破损，探测室内133Xe的含量变化过程如下：
(2.1)燃料棒内破口位置周边的133Xe随着啜吸气体进入探测室，探测室内的133Xe的含量随之增加；
(2.2)燃料棒内破口位置周边的133Xe的溢出速率随着燃料棒内133Xe含量的减少而逐渐降低，啜吸气体中133Xe的含量逐渐降低；
(2.3)探测室内的133Xe的含量在达到高值后逐渐下降；
对应的探测器测量得到的133Xe的γ计数率的变化规律为：计数率随时间的变化为计数率逐渐增多达到最高峰后下降；
计数率的概率分布偏离正态分布；
偏离正态分布的程度通过测量期间计数率的平均值与均方差的比值F来表示；
二、鉴定过程如下：
(1)在核电厂卸料期间，在线啜吸进行过程中，如果在线啜吸报警装置发出报警，则观察在线啜吸装置测量的133Xe的γ计数率随时间的变化，
如果计数率随时间的变化呈三角形分布，则将该组件作为疑似破损燃料组件处理；
(2)在卸料完成后进一步对该组件在线啜吸数据进行频谱分析，如果测量期间数据的平均值与均方差的比值F＜系统设定的阈值，则认为组件出现破损/疑似破损。
2.如权利要求1所述的一种破损燃料组件鉴定方法，其特征在于：系统设定的阈值为2.58。
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