CN111798643A - 一种新型全局临界事故报警方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型全局临界事故报警方法及系统，方法包括：判断是否出现临界事故；出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；对相关探测器的测量值进行积分处理，得到此次临界事故情况下的总裂变次数。系统包括：探测单元；临界事故判断单元，用于判断是否出现临界事故；位置确认单元，出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；总裂变次数计算单元，对相关探测器的测量值进行积分处理，得到此次临界事故情况下的总裂变次数。本发明的有益效果如下：本发明可在临界事故情况下报警并确定事故点，在事故结束后快速估算出本次事故的大小、总裂变次数。

Description

一种新型全局临界事故报警方法及系统
技术领域
本发明属于核工业安全领域，具体涉及一种新型全局临界事故报警方法及系统。
背景技术
核临界事故，是指易裂变物质意外发生的自持或发散的中子链式反应所造成的能量和放射性物质释放事件，一般指瞬发超临界事故(后文提到的临界事故均指瞬发超临界事故)。虽然核临界事故不会像原子弹爆炸那样，瞬间将大部分核材料的裂变能量释放出去，但在事故发生时仍会产生大量的瞬发中子和伽玛射线，对附近的工作人员造成超剂量的辐射，甚至致人死亡。
国标《GB15146.9-94反应堆外易裂变材料的核临界安全核临界事故探测与报警系统的性能及检验要求》中规定，在一个独立区域内，凡涉及总量超过700g235U、520g233U、450g239Pu的易裂变同位素或450g这些同位素的任意组合物的操作活动，必须评价设置临界事故报警系统的必要性。
临界事故报警系统一般由探头、信号处理主机、报警灯笛三部分组成。然而，现有技术中，普遍是采用一套临界报警系统监督一个临界事故风险区域，因此普遍存在以下几个问题：
1.对于临界事故风险点比较多的地方，需要采购的报警系统数量较多。
2.当发生事故时，可能有相邻的多套系统的报警器发出报警，无法快速判断到底是哪里发生了临界事故。
3.现有临界报警系统，只能触发报警，无法给出此次临界事故的大小，不知道事故中核燃料发生的总裂变次数。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种新型全局临界事故报警方法及系统，本技术方案可以在临界事故情况下迅速报警并确定事故点，在事故结束后快速估算出本次事故的大小、总裂变次数。
本发明的技术方案如下：
一种新型全局临界事故报警方法，包括：
采用至少三个探测器监督同一临界事故风险点，监督同一临界事故风险点的探测器与该临界事故风险点的距离均不相同；
判断是否出现临界事故；
出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；
根据相关探测器的测量值和临界事故区域位置的距离计算剂量率，对根据剂量率-裂变率的对应关系得到的裂变率随时间的变化曲线进行积分，得到此次临界事故情况下的总裂变次数。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警方法，判断出现临界事故的方法为：当存在监督同一临界事故的任意相邻两个探测器测量数据超过阈值，则判定出现临界事故。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警方法，同一探测器能够监督不同的临界事故风险点。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警方法，所述出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置的方法为：
出现临界事故时，测量值最大的探测器监督的临界事故风险点和测量值次大的探测器监督的临界事故风险点重合的临界事故风险点即为出现临界事故的区域位置。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警方法，还包括：出现临界事故后进行报警。
同时，本发明还提供了一种新型全局临界事故报警系统，包括：
探测单元，采用至少三个探测器监督同一临界事故风险点，监督同一临界事故风险点的探测器与该临界事故风险点的距离均不相同；
临界事故判断单元，用于判断是否出现临界事故；
位置确认单元，出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；
总裂变次数计算单元，根据相关探测器的测量值和临界事故区域位置的距离计算剂量率，对根据剂量率-裂变率的对应关系得到的裂变率随时间的变化曲线进行积分，得到此次临界事故情况下的总裂变次数。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警系统，所述临界事故判断单元判断出现临界事故的方法为：当存在监督同一临界事故的任意相邻两个探测器测量数据超过阈值，则判定出现临界事故。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警系统，探测单元的同一探测器能够监督不同的临界事故风险点。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警系统，所述出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置的方法为：
出现临界事故时，测量值最大的探测器监督的临界事故风险点和测量值次大的探测器监督的临界事故风险点重合的临界事故风险点即为出现临界事故的区域位置。
进一步地，上述的新型全局临界事故报警系统，还包括：
报警单元，用于出现临界事故后进行报警。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的技术方案克服了以往临界事故报警系统在多临界事故风险区域内无法快速确定事故点的不足，可以在临界事故情况下迅速报警并确定事故点，在事故结束后快速估算出本次事故的大小、总裂变次数。多探头设计也提高了每个探头的利用率，降低了投入成本。
附图说明
图1为本发明的新型全局临界事故报警方法的流程图。
图2为本发明的新型全局临界事故报警的结构框图。
图3为本发明一个实施例的探测器布置实例。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种新型全局临界事故报警方法，采用至少三个探测器监督同一临界事故风险点，监督同一临界事故风险点的探测器与该临界事故风险点的距离均不相同；具体包括：
S100判断是否出现临界事故；
S200出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；
S300根据相关探测器的测量值和临界事故区域位置的距离计算剂量率，对根据剂量率-裂变率的对应关系得到的裂变率随时间的变化曲线进行积分，得到此次临界事故情况下的总裂变次数。
S100中，判断出现临界事故的方法为：当存在监督同一临界事故的任意相邻两个探测器测量数据超过阈值，则判定出现临界事故。
在本实施例中，同一探测器能够监督不同的临界事故风险点，能够提高每个探测器的利用率，降低了投入成本。
S200中所述出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置的方法为：
出现临界事故时，测量值最大的探测器监督的临界事故风险点和测量值次大的探测器监督的临界事故风险点重合的临界事故风险点即为出现临界事故的区域位置。
本发明的新型全局临界事故报警方法，还包括：S400出现临界事故后进行报警。其中，S400在步骤S100确认出现临界事故后进行，与步骤S200确认事故区域位置和步骤S300计算总裂变次数并不冲突。
根据步骤S200得到的临界事故区域位置信息和根据步骤S300得到的总裂变次数信息可以上传、存储和/或显示，以便操作人员及时处理。
如图2所示，本发明还提供了一种新型全局临界事故报警系统，包括：
探测单元，采用至少三个探测器监督同一临界事故风险点，监督同一临界事故风险点的探测器与该临界事故风险点的距离均不相同；
临界事故判断单元100，用于判断是否出现临界事故；
位置确认单元200，出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；
总裂变次数计算单元300，根据相关探测器的测量值和临界事故区域位置的距离计算剂量率，对根据剂量率-裂变率的对应关系得到的裂变率随时间的变化曲线进行积分，得到此次临界事故情况下的总裂变次数；
报警单元400，用于出现临界事故后进行报警。
临界事故判断单元判断出现临界事故的方法为：当存在监督同一临界事故的任意相邻两个探测器测量数据超过阈值，则判定出现临界事故。
本实施例的探测单元中，同一探测器能够监督不同的临界事故风险点。
出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置的方法为：
出现临界事故时，测量值最大的探测器监督的临界事故风险点和测量值次大的探测器监督的临界事故风险点重合的临界事故风险点即为出现临界事故的区域位置。
不同于现有技术中同一套报警系统固定配备三个探测器的设计，本发明的每一套系统可以配备多个探测器，根据实际现场环境可增减探头数量。每一个探测器完全独立，通过信号线与主机相连。每一个厂区只配备一套主机处理系统。
在本发明的一个具体实施例中，硬件包括多个探测器、一个信号处理主机、一个配电柜和一个报警单元。报警单元包括多个声音报警器和灯光报警器。所有探测器剂量率测量值以及布置位置可在主机实时显示。主机显示器采用平板电脑，数据采集由NI数据采集卡实现，处理程序由LABVIEW语言开发。报警单元的声音报警器和灯光报警器广泛布置在系统安装厂区，在接收到报警指令后，触发所有灯笛，实现全厂联动报警。配电柜为UPS不间断电源，与主机连接，在失去外电情况下，可以至少维持系统工作24小时。
每一套系统的探测器数量可根据实际情况进行增减，探头数量取值范围3～12。探头采用闪烁体探测器，具体分为中子灵敏型探测器和γ灵敏型探测器。
所有探测器将测量到的模拟信号转换为数字信号，再连接至主机。将信号集中处理。当有任意相邻两个探测器测量数据超过阈值，则主机发出报警指令，报警单元收到指令触发声音报警器和灯光报警器报警。
探测器采集数据实时进行存储至主机，也可通过网线，可连接至远程上位机，进行数据的储存和读取。
探测器分别布置在不同位置。当某位置处发生临界事故时，距离事故点近的探头测量值较大，距离远的探头测量值较小，由此，可以根据不同位置探头剂量率响应，快速判断临界事故区域。
在判定临界事故位置以后，能够获得每个探测器距离事故点的距离和探测器测量得到的测量值，根据国标GB15146.9-94附录A中推荐的距离与剂量计算公式可以得到剂量率。
通过临界计算程序(例如MCNP或SCALE6.1)计算得到的剂量率D和裂变率f的对应关系(该对应关系在应用过程中简化为一个等效系数，比如为a，D＝a f)，即可得到裂变率随时间的变化曲线，该曲线对时间进行积分，即可得到从事故发生到该时刻得总裂变次数。
国标GB15146.9-94附录A中推荐的距离(以2m为例)与剂量计算公式如下：
Figure BDA0002507053280000081
其中，T为报警系统探测器的响应值，单位为Gy/s；a为探测器到事故源项的距离，该式中取a＝2m；D为距事故源项2m处伽玛的吸收剂量率，单位为Gy/s；r为探测器距离事故点距离，单位为m；dair为伽玛射线在自由空气的衰减系数，假定在较长距离上，dair＝3，该值大于所有距离上的实际衰减系数值；ε为探测器响应系数。
本实施例中，在安装使用过程中，每1个临界事故风险点至少由3个探头进行监督，3个探头安装位置不同，而且同一个探头可以监督不同临界风险点。图3所示为本发明一个实施例的探测器布置实例，记载了对于某一核燃料操作处理厂区，探测器位置与临界事故风险点位置。如风险点A，由3、4、5号探测器进行监督，5号探测器同时还监督临界事故风险点B、C、I、L。
对于临界事故报警信号触发，假设1号探测器超过阈值，而且2、3、8号探测器中有任意1个探测器亦超过阈值，则触发报警；如果1号和7号探测器同时超过阈值，而其他探头未超过阈值，则认为此事件为不可信事件，不触发报警。
本发明提供的技术方案克服了以往临界事故报警系统在多临界事故风险区域内无法快速确定事故点的不足，可以在临界事故情况下迅速报警并确定事故点，在事故结束后快速估算出本次事故的大小、总裂变次数。多探头设计也提高了每个探头的利用率，降低了投入成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种新型全局临界事故报警方法，其特征在于，包括：
采用至少三个探测器监督同一临界事故风险点，监督同一临界事故风险点的探测器与该临界事故风险点的距离均不相同；
判断是否出现临界事故；
出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；
根据相关探测器的测量值和临界事故区域位置的距离计算剂量率，对根据剂量率-裂变率的对应关系得到的裂变率随时间的变化曲线进行积分，得到此次临界事故情况下的总裂变次数。
2.如权利要求1所述的新型全局临界事故报警方法，其特征在于：判断出现临界事故的方法为：当存在监督同一临界事故的任意相邻两个探测器测量数据超过阈值，则判定出现临界事故。
3.如权利要求1所述的新型全局临界事故报警方法，其特征在于：同一探测器能够监督不同的临界事故风险点。
4.如权利要求3所述的新型全局临界事故报警方法，其特征在于：所述出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置的方法为：
出现临界事故时，测量值最大的探测器监督的临界事故风险点和测量值次大的探测器监督的临界事故风险点重合的临界事故风险点即为出现临界事故的区域位置。
5.如权利要求1-4任一所述的新型全局临界事故报警方法，其特征在于，还包括：出现临界事故后进行报警。
6.一种新型全局临界事故报警系统，其特征在于，包括：
探测单元，采用至少三个探测器监督同一临界事故风险点，监督同一临界事故风险点的探测器与该临界事故风险点的距离均不相同；
临界事故判断单元，用于判断是否出现临界事故；
位置确认单元，出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置；
总裂变次数计算单元，根据相关探测器的测量值和临界事故区域位置的距离计算剂量率，对根据剂量率-裂变率的对应关系得到的裂变率随时间的变化曲线进行积分，得到此次临界事故情况下的总裂变次数。
7.如权利要求6所述的新型全局临界事故报警系统，其特征在于，所述临界事故判断单元判断出现临界事故的方法为：当存在监督同一临界事故的任意相邻两个探测器测量数据超过阈值，则判定出现临界事故。
8.如权利要求6所述的新型全局临界事故报警系统，其特征在于，探测单元的同一探测器能够监督不同的临界事故风险点。
9.如权利要求8所述的新型全局临界事故报警系统，其特征在于：所述出现临界事故时根据不同位置探测器剂量率响应，判断临界事故区域位置的方法为：
出现临界事故时，测量值最大的探测器监督的临界事故风险点和测量值次大的探测器监督的临界事故风险点重合的临界事故风险点即为出现临界事故的区域位置。
10.如权利要求6-9任一所述的新型全局临界事故报警系统，其特征在于，还包括：
报警单元，用于出现临界事故后进行报警。
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