CN108198639A - 一种船用小堆堆外复用探测器、核测量系统和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用小堆堆外核测量复用探测器、核测量系统和控制系统，涉及船用核电技术领域，包括第一装置和第二装置，其均包括依次信号连接的前级模块、处理模块和输出模块，用于对获取的船用小堆功率量程内运行控制参数线性或对数放大后输出至控制间；复用探测器，包括一具有10^‑5％FP至10²％FP的功率量程范围的γ补偿电离室，其与第二装置内设置的高压供电模块电连接，用于测量反应堆中子注量率，并将测量信号分别传输至第一装置和第二装置。本发明的船用小堆堆外核测量复用探测器使用宽量程γ补偿电离室替代反应堆核测量系统原有中间量程探测装置和功率量程探测装置中探测器的功能，实现核测量探测器探头的复合应用。

Description

一种船用小堆堆外复用探测器、核测量系统和控制系统

技术领域

本发明涉及船用核电技术领域，具体涉及一种船用小堆堆外复用探测器、核测量系统和控制系统。

背景技术

目前海上平台反应堆通过设置堆外核测量用孔道，并在核测量孔道中设置探测器对反应堆各项运行控制参数进行探测。通用的测量方案采用三段式测量，即源量程测量，中间量程测量，功率量程测量。每两段测量的中子注量率水平间隔1-1.5个量级，其中中间量程完全覆盖功率量程的测量范围，可以从10^-5％FP至10²％FP满功率，而功率量程的测量范围在10^-1％FP至10²％FP满功率，且中间量程的测量为γ补偿测量，从测量精度和量程范围上都优于功率量程测量。而目前主流的核电反应堆控制设计方案中也均使用中间量程测量参数作为功率区正常运行时的控制参数，而功率区测量仅作为显示参数用。以上这些工程应用实际情况使得功率量程测量在控制上的功能显得有些冗余。若要使功率量程测量满足控制功能的需求，则需增加屏蔽水箱内的孔道数量和探测器数量，但会增大设备占据空间的同时降低商业核电项目的经济性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种船用小堆堆外复用探测器、核测量系统和控制系统，简化核测量系统结构，节省布置空间，提高装置使用的经济性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种船用小堆堆外核测量系统，包括：

第一装置，其包括依次信号连接的功率量程前级模块、功率量程处理模块和功率量程输出模块，所述第一装置用于将所述功率量程前级模块获取的船用小堆功率量程内运行控制参数，经功率量程处理模块线性放大后，通过功率量程输出模块输出至控制间；

第二装置，其包括依次信号连接的中间量程前级模块、中间量程处理模块、高压供电模块和中间量程输出模块，所述第二装置用于将所述中间量程前级模块获取的船用小堆中间量程内运行控制参数，经所述中间量程处理模块对数放大后，通过中间量程输出模块输出至控制间；

复用探测器，包括γ补偿电离室，所述γ补偿电离室具有10-5％FP至102％FP的功率量程范围，所述γ补偿电离室与所述高压供电模块电连接，且所述γ补偿电离室用于测量反应堆中子注量率，并将测量信号分别传输至所述功率量程前级模块和所述中间量程前级模块。

在上述技术方案的基础上，包括5-6个所述复用探测器，所述复用探测器分为两组，其中一组被设置为正常工作状态，另一组被设置为待启动状态。

在上述技术方案的基础上，所述第一装置和所述第二装置的输出信号包括电信号和CAN总线信号。

在上述技术方案的基础上，所述第一装置和所述第二装置输出所述CAN总线信号至数据采集装置，输出的所述CAN总线信号包括中间量程脉冲数信号、中间量程周期信号、功率量程中子注量率信号和核功率信号。

在上述技术方案的基础上，所述控制间内设有用于监视、操作、控制以及保护船用小堆运行的装置，包括功率调节装置、数据采集装置、应急控制台、反应堆保护装置和后备盘；所述第一装置输出所述电信号至功率调节装置、反应堆保护装置和后备盘；所述第二装置输出所述电信号至所述应急控制台、反应堆保护装置和后备盘；输出至不同设备的电信号及输出线路均相互独立。

在上述技术方案的基础上，所述复用探测器分别将探测信号传输至第二装置和第一装置，所述传输至第二装置和第一装置的线路相互独立。

在上述技术方案的基础上，所述第二装置内部设有信号隔离件，所述信号隔离件用于将所述复用探测器传输至所述第二装置的信号与所述复用探测器传输至所述第一装置的信号隔离。

在上述技术方案的基础上，所述γ补偿电离室的量程范围与船用小堆中源量程测量装置量程范围有1.5-2个量级的重叠度。

本发明还提供一种如前所述的船用小堆堆外核测量系统中使用的复用探测器。

本发明还提供一种船用小堆堆外核控制系统，包括：

如前所述的船用小堆堆外核测量系统；

控制间，所述控制间内设有用于监视、操作、控制以及保护船用小堆运行的装置，包括：功率调节装置、数据采集装置、应急控制台、反应堆保护装置和后备盘，所述第一装置输出所述电信号至功率调节装置、反应堆保护装置和后备盘；所述第二装置输出所述电信号至所述应急控制台、反应堆保护装置和后备盘；输出至不同设备的电信号及输出线路均相互独立。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的船用小堆堆外核测量复用探测器使用宽量程γ补偿电离室替代反应堆核测量系统原有中间量程探测装置和功率量程探测装置中探测器的功能，复用探测器输出电流经过放大隔离后分别送入核测量仪表柜中的中间量程测量装置和功率量程测量装置，分别进行对数和线性放大后输出给监视与操作系统以及控制与保护系统，从而实现核测量探测器探头的复合应用。

(2)本发明的船用小堆堆外核测量系统减少了一次屏蔽水箱内的孔道数量，简化了核测量系统和辐射屏蔽系统设计，提高了项目的经济性；该设计同时减小了小堆占用空间，特别适用于船用设置等有限空间条件的核反应堆设置应用。

附图说明

图1为本发明实施例中船用小堆堆外核测量系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明中所述的宽量程电离室中，所述宽量程是指该电离室的量程范围在所述船用小堆10^-5％FP(指示功率，即满功率)至10²％FP间，且可覆盖一般船用核测量装置中的功率量程测量装置和中间量程测量装置的量程范围。

参见图1所示，本发明实施例提供一种船用小堆堆外核测量系统，包括：

第一装置，其包括依次信号连接的功率量程前级模块、功率量程处理模块和功率量程输出模块，其用于将功率量程前级模块获取的船用小堆功率量程内运行控制参数，经功率量程处理模块线性放大后，通过功率量程输出模块输出至控制间；

第二装置，其包括依次信号连接的中间量程前级模块、中间量程处理模块、高压供电模块和中间量程输出模块，所述第二装置用于对所述中间量程前级模块获取的船用小堆中间量程内运行控制参数，经所述中间量程处理模块对数放大后，通过中间量程输出模块输出至控制间；

复用探测器，包括一γ补偿电离室，所述γ补偿电离室具有10^-5％FP至10²％FP的功率量程范围，所述γ补偿电离室与所述高压供电模块电连接，且所述γ补偿电离室用于测量反应堆中子注量率，并将测量信号分别传输至所述功率量程前级模块和所述中间量程前级模块。

复用探测器可设置为5-6个，较一般核外测量装置中的8-10个探测器减少25％(一般分为中间量程探测器和功率量程探测器，分测量通道设置，每种探测器需设置4-5个)，每个复用探测器分布在不同的堆外核测量用孔道中，同时可将复用探测器分为两组，其中一组被设置为正常工作状态，另一组被设置为待启动状态。这种设置可提升复用探测器使用寿命，同时应对突发状况下对船用小堆核参数的探测需求。

如图所示，第一装置和第二装置的输出信号可包括电信号和CAN总线信号，其中第一装置和第二装置输出CAN总线信号至控制间内的数据采集装置，输出的CAN总线信号包括中间量程脉冲数信号、中间量程周期信号、功率量程中子注量率信号和核功率信号。

在系统连接及设置过程中，可设置输出至不同设备的电信号及输出线路均相互独立，避免不同线路和信号间的电磁干扰。

在一个优选的实施例中，可将复用探测器设置为分别将探测信号传输至第二装置和第一装置，并将传输至第二装置和第一装置的线路设置为相互独立。

进一步的，可通过在第二装置内部设置用于将所述复用探测器传输至第二装置的信号与复用探测器传输至第一装置的信号进行分隔的信号隔离件，达到上述功能。

在上述方案中，可将γ补偿电离室的量程范围设置为与船用小堆中源量程测量装置量程范围有1.5-2个量级的重叠度，达到量程范围的复数覆盖，保障测量装置故障时的系统部分功能运行，提升系统运行的稳定性。

本发明还提供一种包括以上船用小堆堆外核测量系统的核控制系统，除船用小堆堆外核测量系统外，还包括控制间，并在控制间内设置用于监视、操作、控制以及保护船用小堆运行的装置，包括功率调节装置、数据采集装置、应急控制台、反应堆保护装置和后备盘；第一装置输出所述电信号至功率调节装置、反应堆保护装置和后备盘；第二装置输出所述电信号至所述应急控制台、反应堆保护装置和后备盘。

本发明的船用小堆堆外核测量复用探测器使用宽量程γ补偿电离室替代反应堆核测量系统原有中间量程探测器和功率量程探测器功能，复用探测器输出电流经过放大隔离后分别送入核测量仪表柜中的中间量程测量装置和功率量程测量装置，分别进行对数和线性放大后输出给监视与操作系统以及控制与保护系统，从而实现核测量探测器探头的复合应用。

本发明中的控制间中设置装置包括监视与操作系统、以及控制与保护系统，其中设置有的功率调节装置、数据采集装置、应急控制台、反应堆保护装置和后备盘等装置均为本领域技术人员熟知的常规设备，通过人机界面的集中监视和控制，保障核电装置的安全运行，如功率调节装置用于接收所述反应堆功率信号并实时显示，供监测操作人员调节反应堆运行功率；数据采集装置用于接收采集核测量系统的相关数据，反映到人机交互界面供反应堆控制人员参考；反应堆保护装置用于监测核安全屏障(即燃料包壳、一回路压力边界和安全壳)的运行参数和完整性，并在当运行参数达到危及三大屏障的阈值时，紧急停闭反应堆，必要时启动专设安全设施；后备盘为反应堆硬手操装置，用于在其他数字化设备发生共模故障时对反应堆进行监测和控制操作。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种船用小堆堆外核测量系统，其特征在于，包括：

第一装置，其包括依次信号连接的功率量程前级模块、功率量程处理模块和功率量程输出模块，所述第一装置用于将所述功率量程前级模块获取的船用小堆功率量程内运行控制参数，经功率量程处理模块线性放大后，通过功率量程输出模块输出至控制间；

第二装置，其包括依次信号连接的中间量程前级模块、中间量程处理模块、高压供电模块和中间量程输出模块，所述第二装置用于将所述中间量程前级模块获取的船用小堆中间量程内运行控制参数，经所述中间量程处理模块对数放大后，通过中间量程输出模块输出至控制间；

复用探测器，包括γ补偿电离室，所述γ补偿电离室具有10^-5％FP至10²％FP的功率量程范围，所述γ补偿电离室与所述高压供电模块电连接，且所述γ补偿电离室用于测量反应堆中子注量率，并将测量信号分别传输至所述功率量程前级模块和所述中间量程前级模块。

2.如权利要求1所述的船用小堆堆外核测量系统，其特征在于：包括5-6个所述复用探测器，所述复用探测器分为两组，其中一组被设置为正常工作状态，另一组被设置为待启动状态。

3.如权利要求1所述的船用小堆堆外核测量系统，其特征在于：所述第一装置和所述第二装置的输出信号包括电信号和CAN总线信号。

4.如权利要求3所述的船用小堆堆外核测量系统，其特征在于：所述第一装置和所述第二装置输出所述CAN总线信号至数据采集装置，输出的所述CAN总线信号包括中间量程脉冲数信号、中间量程周期信号、功率量程中子注量率信号和核功率信号。

5.如权利要求3所述的船用小堆堆外核测量系统，其特征在于：所述控制间内设有用于监视、操作、控制以及保护船用小堆运行的装置，包括功率调节装置、数据采集装置、应急控制台、反应堆保护装置和后备盘；所述第一装置输出所述电信号至功率调节装置、反应堆保护装置和后备盘；所述第二装置输出所述电信号至所述应急控制台、反应堆保护装置和后备盘；输出至不同设备的电信号及输出线路均相互独立。

6.如权利要求1所述的船用小堆堆外核测量系统，其特征在于：所述复用探测器分别将探测信号传输至第二装置和第一装置，所述传输至第二装置和第一装置的线路相互独立。

7.如权利要求6所述的船用小堆堆外核测量系统，其特征在于：所述第二装置内部设有信号隔离件，所述信号隔离件用于将所述复用探测器传输至所述第二装置的信号与所述复用探测器传输至所述第一装置的信号隔离。

8.如权利要求1-7任意一项所述的船用小堆堆外核测量系统，其特征在于：所述γ补偿电离室的量程范围与船用小堆中源量程测量装置量程范围有1.5-2个量级的重叠度。

9.一种权利要求1所述的船用小堆堆外核测量系统中使用的复用探测器。

10.一种船用小堆堆外核控制系统，其特征在于，包括：

权利要求1所述的船用小堆堆外核测量系统；

控制间，所述控制间内设有用于监视、操作、控制以及保护船用小堆运行的装置，包括：功率调节装置、数据采集装置、应急控制台、反应堆保护装置和后备盘，所述第一装置输出所述电信号至功率调节装置、反应堆保护装置和后备盘；所述第二装置输出所述电信号至所述应急控制台、反应堆保护装置和后备盘；输出至不同设备的电信号及输出线路均相互独立。