CN112331373A - 一种快速响应核反应堆堆芯测温组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，包括铠装热电偶、集管、中子探测器、连接器，中子探测器为自给能中子探测器，多支铠装热电偶和多支中子探测器通过集管钎焊固定在一起，连接器可转动与连接电缆匹配。由于中子探测器为自给能探测器，不需要外加偏压电源，仅需皮安计即可读出探测器电流，自给能中子探测器采用低燃耗材料，可大幅提高使用寿命。本发明结构简单、坚固、体积小，能较好地适应堆内复杂环境。本发明可适用于核电站反应堆堆芯的温度测量和堆芯中子注量率的测量，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种堆芯核测仪表，尤其涉及一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，适用于核电站反应堆堆芯温度测量及堆芯中子注量率测量。
背景技术
核电站正常运行过程中，反应堆堆芯内部高温、高压、高腐蚀及强辐射。当反应堆运行功率在额定功率的25％以上时，需要利用堆芯内部的监测系统连续监测当前的反应堆安全裕量，并相应地控制反应性。对于事故后监测堆芯出口温度的欠冷度，需要测量堆芯出口的液体温度。堆芯仪表套管组件寿命要求长达20年。为减少反应堆内部核测仪表的接口，降低复杂性进而提高可靠性，堆芯仪表套管组件内集成了热电偶及自给能中子探测器。
我国核电大力发展，规模不断扩大，对于堆芯仪表套管组件的需求与日俱增，并要求提高核测仪表国产化率。堆芯仪表套管组件技术难度高，较为新颖。
核电站反应堆堆芯换料周期在12个月到18个月之间，在此期间反应堆连续不间断运行，如堆芯仪表套管破损，造成冷却剂丧失事故，核辐射物质泄漏污染会严重影响核电站运行安全和内部及周围人员安全。
发明内容
本发明的目的是提出一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，以解决现有的堆芯核测仪表响应速度不够、连接器匹配安装困难的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，包括电气连接器、后壳、连接管、柔性金属导管、集管上连接管、集管、接头、外壳、铠装热电偶、多支中子探测器、子弹头端塞；所述铠装热电偶和多支中子探测器通过集管钎焊固定在一起；所述集管一端通过集管上连接管与柔性金属导管焊接连接，另一端通过接头与外壳焊接连接；所述柔性金属导管通过连接管与后壳焊接连接，后壳与电气连接器连接；所述外壳前端与子弹头端塞焊接连接，子弹头端塞在外壳充氦气后焊接封头。
进一步地，所述铠装热电偶和中子探测器引线与电气连接器端子焊接连接。
进一步地，所述电气连接器上拧有防尘罩。
进一步地，所述中子探测器由发射体、收集体、绝缘体及电缆组成，所述多支中子探测器中最长一支探测器长度对应整个反应堆堆芯高度，其余中子探测器长度以最长探测器按等间距递减。
进一步地，所述铠装热电偶测量端部分通过钎焊连接到外壳内壁上，或者先在外壳上加工孔道，铠装热电偶穿过外壳并钎焊。
进一步地，所述电气连接器与后壳通过活动螺纹连接，可适当转动改变方位。
进一步地，所述集管上的集管上连接管为圆锥台结构。
进一步地,所述多支中子探测器为自给能探测器。
进一步地,所述自给能探测器信号线采用无机铠装电缆，并且信号线电缆外壳与自给能探测器外壳为一体结构。
本发明具有以下有益效果：
1.由于中子探测器为自给能探测器，不需要外加偏压电源，仅需皮安计即可读出探测器电流；自给能中子探测器采用低燃耗材料，可大幅提高使用寿命；
2.外壳与子弹头端塞外径较小能耐受堆芯内部的高温、高压、高腐蚀及强辐射，集管与外壳之间的焊缝、集管与热电偶及中子探测器的钎焊焊缝，热电偶及中子探测器确保在外壳破损后仍能耐受堆芯内部的高温、高压、高腐蚀，起到二次保护作用；
3.热电偶及中子探测器与电气连接器电连接，降低环境辐射对探测器电气回路的电磁干扰，提高温度测量及中子注量率测量的准确性和可靠性；
4.热电偶钎焊于外壳内壁或者外壳孔道中，数量级提升热电偶测温相应速度，极大提升反应堆安全性能；
5.电气连接器与套管部分通过柔性金属导管连接，使后续的电缆连接更加方便，减少电缆与套管之间的相互牵扯，避免在电缆与套管之间传递振动，起到缓冲作用；
6.堆芯仪表接管套管端部采用子弹头结构，起到导引作用，使套管易于穿过堆芯仪表接管贯穿件；
7.集管上连接管做成特定的圆锥台结构，便于安装和拆卸堆芯仪表套管组件；
8.自给能中子探测器信号线采用无机铠装电缆，并且信号线电缆外壳与自给能中子探测器外壳为一体结构，能耐受堆芯内部高温和高辐照，以免自给能中子探测器因信号线损坏而失效；
9.绝缘采用高纯度氧化铝，不易吸潮，不易老化，高温绝缘电阻高，对中子穿透影响少，能有效提高自给能中子探测器的测量精度，其本身寿命远远超出自给能中子探测器的寿命，所以对探测器的寿命没有负面影响；
10.快速响应核反应堆堆芯测温组件内先抽除空气成真空，再充入至少1个大气压的氦气，以避免成分复杂的空气参与核反应进而对测量产生干扰，并提高套管组件的稳定性，氦气亦是一种低密度且安全的惰性气体；
11.电气连接器通过活动螺纹与后壳连接，电气连接器与电缆连接时，可转动到适当方位再固定电气连接器，方便与电缆对正匹配安装，避免因扭转导致电缆或快速响应核反应堆堆芯测温组件损坏或者无法安装；
12.结构简单、坚固、体积小，能较好地适应堆内复杂环境。本发明可适用于核电站反应堆堆芯的温度测量和堆芯中子注量率的测量，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明以实施例的整体结构示意图；
图2是图1中下部局部放大图；
图3是本发明另一种实施例的整体结构示意图；
图4是图3中下部局部放大图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
如图1、2、3和4所示的实施例，一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，包括防尘罩1、电气连接器2、后壳3、连接管4、柔性金属导管5、集管上连接管6、集管7、接头8、外壳9、铠装热电偶10、多支中子探测器11、子弹头端塞12。
铠装热电偶10和多支中子探测器11与集管7通过钎焊固定。
集管7通过集管上连接管6与柔性金属导管5焊接，柔性金属导管5通过连接管4与后壳3焊接，铠装热电偶10及中子探测器11引线与电气连接器2端子焊接，后壳3与电气连接器2通过活动螺纹连接,可适当转动改变方位，防尘罩1拧到电气连接器2上。
铠装热电偶10测量端部分通过钎焊连接到外壳9内壁上(如图3和4所示)，或者先在外壳9上加工孔道，铠装热电偶10穿过外壳9并钎焊(如图1和2所示)。
集管7通过接头8与外壳9焊接，外壳9与子弹头端塞12焊接，在外壳9充氦气后子弹头端塞12焊接封头。
中子探测器11为自给能中子探测器，由发射体、收集体、绝缘体及电缆组成，多支中子探测器11中最长一支探测器长度对应整个反应堆堆芯高度，其余探测器长度以最长探测器按等间距递减或等长分段布置。中子探测器11信号线采用无机铠装电缆，并且信号线电缆外壳与中子探测器11外壳为一体结构，能耐受堆芯内部高温和高辐照，以免中子探测器因信号线损坏而失效。
本实施例中，集管7上集管上连接管6做成特定的圆锥台结构，便于安装和拆卸堆芯仪表套管组件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于，包括电气连接器(2)、后壳(3)、连接管(4)、柔性金属导管(5)、集管上连接管(6)、集管(7)、接头(8)、外壳(9)、铠装热电偶(10)、多支中子探测器(11)、子弹头端塞(12)；所述铠装热电偶(10)和多支中子探测器(11)通过集管(7)钎焊固定在一起；所述集管(7)一端通过集管上连接管(6)与柔性金属导管(5)焊接连接，另一端通过接头(8)与外壳(9)焊接连接；所述柔性金属导管(5)通过连接管(4)与后壳(3)焊接连接，后壳(3)与电气连接器(2)连接；所述外壳(9)前端与子弹头端塞(12)焊接连接，子弹头端塞(12)在外壳(9)充氦气后焊接封头。
2.根据权利要求1所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于，所述铠装热电偶(10)和中子探测器(11)引线与电气连接器(2)端子焊接连接。
3.根据权利要求1所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于，所述电气连接器(2)上拧有防尘罩(1)。
4.根据权利要求1所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于，所述中子探测器(11)由发射体、收集体、绝缘体及电缆组成，所述多支中子探测器(11)中最长一支探测器长度对应整个反应堆堆芯高度，其余中子探测器长度以最长探测器按等间距递减。
5.根据权利要求1所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于，所述铠装热电偶(10)测量端部分通过钎焊连接到外壳(9)内壁上，或者先在外壳(9)上加工孔道，铠装热电偶(10)穿过外壳(9)并钎焊。
6.根据权利要求1所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于,所述电气连接器(2)与后壳(3)通过活动螺纹连接，可适当转动改变方位。
7.根据权利要求1所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于,所述集管上连接管(6)为圆锥台结构。
8.根据以上权利要求1-7中任一项所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于,所述多支中子探测器(11)为自给能探测器。
9.根据权利要求8所述的一种快速响应核反应堆堆芯测温组件，其特征在于,所述自给能探测器信号线采用无机铠装电缆，并且信号线电缆外壳与自给能探测器外壳为一体结构。
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