CN114188051B - 监测安全棒的位置的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种监测安全棒的位置的方法及装置，安全棒组件包括至少一根安全棒，驱动装置驱动安全棒组件移动，驱动装置包括本体，本体随安全棒组件一起移动，包括：检测本体是否位于初始位置，初始位置是安全棒组件的有效部位全部进入堆芯时本体所处的位置，并发出信号A；检测本体是否位于最终位置，最终位置是安全棒组件的有效部位全部移出堆芯时本体所处的位置，并发出信号B；检测安全棒是否进入堆芯，并发出信号C；基于信号A、信号B和信号C，确定安全棒组件包括的每根安全棒的位置。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆技术领域，具体涉及一种监测安全棒的位置的方法及装置。
背景技术
临界装置是一种小型反应堆，其用于在设计阶段对构成堆芯的核燃料和其他材料的各种布置方式和组成进行临界实验测量、确定临界特性并为校验理论计算提供依据，安全棒系统作为停堆保护系统，在发生预计运行事件或事故工况，需要紧急停堆时，使安全棒快速插入堆芯，使临界装置达到一定的停堆深度。
对于某些堆芯，一根安全棒的反应性当量无法达到要求，需要设置多根安全棒插入堆芯才能使反应堆紧急停堆。为了减小反应堆体积和重量、简化驱动装置，目前使用一套驱动装置驱动多根安全棒，对每根安全棒所处的位置需要进行实时监测。
发明内容
本发明的第一个方面提供了一种监测安全棒的位置的方法，安全棒组件包括至少一根安全棒，驱动装置驱动所述安全棒组件移动，所述驱动装置包括本体，所述本体随所述安全棒组件一起移动，包括：检测所述本体是否位于初始位置，所述初始位置是所述安全棒组件的有效部位全部进入堆芯时所述本体所处的位置，并发出信号A；检测所述本体是否位于最终位置，所述最终位置是所述安全棒组件的有效部位全部移出所述堆芯时所述本体所处的位置，并发出信号B；检测所述安全棒是否进入所述堆芯，并发出信号C；基于所述信号A、所述信号B和所述信号C，确定所述安全棒组件包括的每根所述安全棒的位置。
本发明的第二个方面提供了一种监测安全棒的位置的装置，所述装置与驱动装置结合，所述驱动装置驱动安全棒组件移动，所述驱动装置包括本体，所述本体随所述安全棒组件一起移动，包括：支撑件，所述支撑件设于堆芯下方；本体位置传感器，所述本体位置传感器设于所述支撑件靠近所述堆芯下方的一端和远离所述堆芯下方的一端，用于检测所述本体所处位置；安全棒位置传感器，所述安全棒位置传感器设于所述堆芯下方，用于检测所述安全棒所处位置。
本发明的第三个方面提供了一种安全棒系统，包括：安全棒组件；驱动装置，所述驱动装置驱动所述安全棒组件移动；以及本发明的第二个方面提供的监测所述安全棒的位置的装置。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1是根据本发明的实施例的安全棒组件包括的安全棒全部在堆芯外的示意图；
图2是根据本发明的实施例的安全棒组件包括的安全棒全部在堆芯内的示意图；
图3是根据本发明的实施例的安全棒组件包括的一根安全棒在堆芯内、其余安全棒在堆芯外的示意图；
图4是根据本发明的实施例的压力传感器和弹性件的示意图。
应该注意的是，附图并未按比例绘制，并且出于说明目的，在整个附图中类似结构或功能的元素通常用类似的附图标记来表示。还应该注意的是，附图只是为了便于描述优选实施例，而不是本发明本身。附图没有示出所描述的实施例的每个方面，并且不限制本发明的范围。
图中，10为安全棒组件，11为安全棒，20为驱动装置，21为本体，22为电磁铁，23为弹性件，30为堆芯，40为本体位置传感器，50为安全棒位置传感器，60为电磁铁传感器，70为压力传感器，80为支撑件。
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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明的一个实施例提供了一种监测安全棒的位置的方法，该方法可以用于一套驱动装置20驱动多根安全棒11的安全棒系统中，从而监测安全棒11的位置。
安全棒组件10包括至少一根安全棒11，驱动装置20驱动安全棒组件10移动，驱动装置20包括本体21，本体21随安全棒组件10一起移动，该方法包括：检测所述本体21是否位于初始位置，初始位置是安全棒组件10的有效部位全部进入堆芯30时本体21所处的位置，并发出信号A；检测本体21是否位于最终位置，最终位置是安全棒组件10的有效部位全部移出堆芯30时本体21所处的位置，并发出信号B；检测安全棒11是否进入堆芯30，并发出信号C；基于信号A、信号B和信号C，确定安全棒组件10包括的每根安全棒11的位置。
安全棒组件10的有效部位，指安全棒组件10进入堆芯30的过程中，吸收中子直至反应堆停止运行时，安全棒组件10在堆芯30内的部分，换句话说，是安全棒组件10包括的安全棒11在堆芯30内的部分。
正常工况下，即反应堆正常启动和正常停堆时，安全棒组件10在电机的驱动下以较慢的正常速度和本体21一起进入或者移出堆芯30；在发生预计运行事件或事故工况时，安全棒组件10中的某一根安全棒11或者某几根安全棒11与本体21之间的连接断开，在弹性件23施加的弹性力作用下快速进入堆芯30，安全棒组件10中的其余安全棒11保持在本体21上，位于最终位置不动。
采用本发明的实施例提供的方法，通过检测本体21所处的位置和安全棒组件10中的每根安全棒11所处的位置，可以实时监测安全棒组件10中的每根安全棒11的位置。
在本发明的实施例中，可以利用设置于靠近堆芯30下方的本体位置传感器40，检测本体21是否位于初始位置，利用设置于远离堆芯30下方的本体位置传感器40，检测本体21是否位于最终位置。
利用设置于堆芯30下方的安全棒位置传感器50，检测安全棒11是否进入堆芯30。
本体位置传感器40和安全棒位置传感器50可以是接近开关，接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当运动部件接近开关的感应区域时，开关就能迅速发出电气指令。可选地，接近开关闭合时，与其对应的指示灯点亮；接近开关断开时，与其对应的指示灯熄灭变暗。
信号A发送至指示灯(图中未示出)，控制指示灯亮或暗。
信号B发送至指示灯(图中未示出)，控制指示灯亮或暗。
信号C发送至指示灯(图中未示出)，控制指示灯亮或暗。
上述信号A、信号B和信号C可以是接近开关发出的电气指令。在本发明的实施例中，该指令发送至指示灯，控制指示灯亮或暗，能够通过指示灯的明暗直观地观察到安全棒11和本体21所处位置。在其它实施例中，该指令也可以发送至PLC装置(可编程逻辑控制器)。
还包括：检测设于安全棒11与本体21之间的电磁铁22是否吸合，并发出信号D。电磁铁22用于使安全棒11与本体21连接。在本发明的实施例中，电磁铁22与衔铁配合使用，衔铁可以是放在电磁铁两级中间的铁块或铁片，当电磁铁22通电时，电磁铁22与衔铁吸合，使得安全棒11与本体21连接，当电磁铁22断电时，电磁铁22与衔铁断开，使得安全棒11与本体21之间的连接断开。
利用设于本体21的电磁铁传感器60检测电磁铁22是否吸合，用于检测安全棒11与本体21是否连接，从而确定安全棒11与本体21是否位于同一位置。电磁铁传感器60可以是接近开关，信号D可以是接近开关发出的电气指令。
信号D发送至指示灯，控制指示灯亮或暗。
基于信号A、信号B、信号C和信号D，可以更准确地确定安全棒11所在位置以及本体21所在位置，并且可以确定安全棒11是通过弹性件23的弹性力快速进入堆芯30，还是通过电机的驱动与本体21一起移动至堆芯30，可以确定反应堆的运行工况。
在本发明的实施例中，每个本体位置传感器40、安全棒位置传感器50和电磁铁传感器60分别对应一个指示灯。
根据本发明提供的一个实施例，图1是安全棒组件10包括的安全棒11全部在堆芯30外的示意图，参见图1，安全棒组件10包括三根安全棒11，三根安全棒11全部在堆芯30外，此时本体21位于最终位置，设于远离堆芯下方的本体位置传感器40感应到本体21位于最终位置，发出的信号B控制指示灯亮；设于靠近堆芯30下方的本体位置传感器40感应到本体21没有位于初始位置，发出的信号A控制指示灯暗；设于堆芯30下方的三个安全棒位置传感器50分别用于感应三根安全棒11的位置，三根安全棒11都不在堆芯30内，发出的信号C控制指示灯暗。结合信号A、信号B和信号C，确定安全棒组件10包括的三根安全棒11均不在堆芯30内；电磁铁传感器60感应到三根安全棒11与本体21之间的电磁铁22吸合，发出的信号D控制指示灯亮，从而确定三根安全棒11与本体21一起位于最终位置。
根据本发明提供的一个实施例，图2是安全棒组件10包括的安全棒11全部在堆芯30内的示意图，参见图2，安全棒组件10包括三根安全棒11，三根安全棒11全部在堆芯30内，此时本体21位于初始位置，设于靠近堆芯30下方的本体位置传感器40感应到本体21位于初始位置，发出的信号A控制指示灯亮；设于远离堆芯30下方的本体位置传感器40感应到本体21没有位于最终位置，发出的信号B控制指示灯暗；设于堆芯30下方的三个安全棒位置传感器50分别用于感应三根安全棒11的位置，三根安全棒11都在堆芯30内，发出的信号C控制指示灯亮。结合信号A、信号B和信号C，确定安全棒组件10包括的三根安全棒11均在堆芯30内；电磁铁传感器60感应到三根安全棒11与本体21之间的电磁铁22吸合，发出的信号D控制指示灯亮，从而确定三根安全棒11与本体21一起位于初始位置。
根据本发明提供的一个实施例，图3是安全棒组件10包括的一根安全棒11在堆芯30内、其余安全棒11在堆芯30外的示意图，参见图3，安全棒组件10包括三根安全棒11，其中一根安全棒11位于堆芯30内，其余两根安全棒11在堆芯30外，此时本体21位于最终位置，设于远离堆芯30下方的本体位置传感器40感应到本体21位于最终位置，发出的信号B控制指示灯亮；设于靠近堆芯30下方的本体位置传感器40感应到本体21没有位于初始位置，发出的信号A控制指示灯暗；设于堆芯30下方的三个安全棒位置传感器50分别用于感应三根安全棒11的位置，其中一个安全棒位置传感器50感应到一根安全棒11位于堆芯30内，发出的信号C控制指示灯亮，其余两个安全棒位置传感器50感应到两根安全棒11不在堆芯30内，发出的信号C控制指示灯暗，结合信号A、信号B和信号C，确定安全棒组件10包括的三根安全棒11中，其中一根安全棒11在堆芯30内，其余两根安全棒11位于堆芯30外；其中一个电磁铁传感器60感应到电磁铁22断开，发出的信号D控制指示灯暗，其余两个电磁铁传感器60感应到电磁铁22吸合，发出的信号D控制指示灯亮，从而确定其中一根安全棒11与本体21断开，其余两根安全棒11与本体21一起位于最终位置。
在本发明的实施例中，安全棒组件10包括三根安全棒11，为安全棒111、112和113，下表是安全棒11所处位置与信号A、信号B、信号C和信号D控制指示灯状态的关系的组合列表。当三根安全棒11位于不同位置时，本体位置传感器40、安全棒位置传感器50和电磁铁传感器60发出的信号不同，控制指示灯的状态也不同。其中，“-”代表可能亮，也可能暗，因为此时电磁铁22可能吸合，也可能断开。
当电磁铁22吸合后，每根安全棒11对应的电磁铁传感器60发出的信号D控制指示灯亮，显示安全棒11在电磁铁22吸合的情况下跟随本体21一起移出堆芯30，本体21到达最终位置时，对应的本体位置传感器40发出的信号B控制指示灯亮，表明三根安全棒11全部位于最终位置。
此时三根安全棒11全部以正常速度向堆芯30内移动，与最终位置对应的本体位置传感器40发出的信号B控制指示灯暗，三根安全棒11全部进入堆芯30后，与初始位置对应的本体位置传感器40发出的信号A控制指示灯亮，每根安全棒11对应的安全棒位置传感器50发出的信号C控制指示灯亮，此时表明三根安全棒11全部进入堆芯30。
如果某一根或某两根或全部安全棒11快速进入堆芯30，此时电磁铁22断开，电磁铁传感器60发出的信号D控制指示灯暗，本体21停留于最终位置，与最终位置对应的本体位置传感器40发出的信号B控制指示灯亮，安全棒11进入堆芯30后，每根安全棒11对应的安全棒位置传感器50发出的信号C控制指示灯亮，表明安全棒11已经进入堆芯30。
检测设于安全棒11下方的弹性件23的压力变化值；基于压力变化值，确定弹性件23的变化长度；基于变化长度，确定安全棒11的移动距离。弹性件23可以是弹簧。在安全棒11快速进入堆芯30的过程中，安全棒11脱离电机带动的驱动装置20，此时无法通过电机的编码器监测安全棒11的位置。由于弹性件23长度变化值与其弹性力成正比，因此可根据压力变化值得出弹性件23的变化长度，即安全棒11的运动距离。
可以利用设于弹性件23固定端的压力传感器70检测弹性件23的压力变化值。
本发明的实施例还提供了一种监测安全棒的位置的装置，该装置与驱动装置20结合，驱动装置20驱动安全棒组件10移动，驱动装置20包括本体21，本体21随安全棒组件10一起移动，包括：支撑件80，支撑件80设于堆芯30下方；本体位置传感器40，本体位置传感器40设于支撑件80靠近堆芯30下方的一端和远离堆芯30下方的一端，用于检测本体21所处位置；安全棒位置传感器50，安全棒位置传感器50设于堆芯30下方，用于检测安全棒11所处位置。
安全棒组件10至少包括一根安全棒11。
安全棒位置传感器50的数量设置为与安全棒11的数量相同。每个安全棒位置传感器50与每根安全棒11对应，用于测量每根安全棒11的位置。
还包括电磁铁传感器60，电磁铁传感器60设于本体21，用于检测设于安全棒11与本体21之间的电磁铁22是否吸合，电磁铁22用于使安全棒11和本体21连接。
电磁铁传感器60的数量设置为与安全棒11的数量相同。每个电磁铁传感器60与每根安全棒11对应，用于测量每根安全棒11是否与本体21位于同一位置。
还包括压力传感器70，图4是压力传感器70和弹性件23的示意图，参见图4，压力传感器70设于弹性件23的固定端，用于检测弹性件23的压力变化值，弹性件23设于所述安全棒11下方，用于对安全棒11施加弹性力。可选地，弹性件23可以设于安全棒11连杆衔铁的下端。当安全棒11布置在堆芯30下方时，需要弹性件23对安全棒11施加的弹性力使安全棒11快速进入堆芯30。在本发明的实施例中，弹性件23可以是弹簧。
本发明的实施例还提供了一种安全棒系统，包括安全棒组件10；驱动装置20，驱动装置20驱动安全棒组件10移动；以及本发明的实施例提供的监测安全棒的位置的装置。
对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种监测安全棒的位置的方法，其特征在于，安全棒组件(10)包括至少一根安全棒(11)，驱动装置(20)驱动所述安全棒组件(10)移动，所述驱动装置(20)包括本体(21)，所述本体(21)随所述安全棒组件(10)一起移动，包括：
检测所述本体(21)是否位于初始位置，所述初始位置是所述安全棒组件(10)的有效部位全部进入堆芯(30)时所述本体(21)所处的位置，并发出信号A；
检测所述本体(21)是否位于最终位置，所述最终位置是所述安全棒组件(10)的有效部位全部移出所述堆芯(30)时所述本体(21)所处的位置，并发出信号B；
检测所述安全棒(11)是否进入所述堆芯(30)，并发出信号C；
基于所述信号A、所述信号B和所述信号C，确定所述安全棒组件(10)包括的每根所述安全棒(11)的位置；
利用设置于靠近所述堆芯(30)下方的本体位置传感器(40)，检测所述本体(21)是否位于所述初始位置；
利用设置于远离所述堆芯(30)下方的本体位置传感器(40)，检测所述本体(21)是否位于所述最终位置；
利用设置于所述堆芯(30)下方的安全棒位置传感器(50)，检测所述安全棒(11)是否进入所述堆芯(30)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述信号A发送至指示灯，控制所述指示灯亮或暗。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述信号B发送至指示灯，控制所述指示灯亮或暗。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述信号C发送至指示灯，控制所述指示灯亮或暗。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
检测设于所述安全棒(11)与所述本体(21)之间的电磁铁(22)是否吸合，并发出信号D。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
利用设于所述本体(21)的电磁铁传感器(60)检测所述电磁铁(22)是否吸合。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述信号D发送至指示灯，控制所述指示灯亮或暗。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
检测设于所述安全棒(11)下方的弹性件(23)的压力变化值；
基于所述压力变化值，确定弹性件(23)的变化长度；
基于所述变化长度，确定所述安全棒(11)的移动距离。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
利用设于所述弹性件(23)固定端的压力传感器(70)检测所述弹性件(23)的压力变化值。
10.一种监测安全棒的位置的装置，其特征在于，所述装置与驱动装置(20)结合，所述驱动装置(20)驱动安全棒组件(10)移动，所述驱动装置(20)包括本体(21)，所述本体(21)随所述安全棒组件(10)一起移动，包括：
支撑件(80)，所述支撑件(80)设于堆芯(30)下方；
本体位置传感器(40)，所述本体位置传感器(40)设于所述支撑件(80)靠近所述堆芯(30)下方的一端和远离所述堆芯(30)下方的一端，用于检测所述本体(21)所处位置；
安全棒位置传感器(50)，所述安全棒位置传感器(50)设于所述堆芯(30)下方，用于检测所述安全棒(11)所处位置。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述安全棒组件(10)至少包括一根所述安全棒(11)。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述安全棒位置传感器(50)的数量设置为与所述安全棒(11)的数量相同。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
电磁铁传感器(60)，所述电磁铁传感器(60)设于所述本体(21)，用于检测设于所述安全棒(11)与所述本体(21)之间的电磁铁(22)是否吸合，所述电磁铁(22)用于使所述安全棒(11)和所述本体(21)连接。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述电磁铁传感器(60)的数量设置为与所述安全棒(11)的数量相同。
15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
压力传感器(70)，所述压力传感器(70)设于弹性件(23)的固定端，用于检测所述弹性件(23)的压力变化值，所述弹性件(23)设于所述安全棒(11)下方，用于对所述安全棒(11)施加弹性力。
16.一种安全棒系统，其特征在于，包括：
安全棒组件(10)；
驱动装置(20)，所述驱动装置(20)驱动所述安全棒组件(10)移动；以及
权利要求10-15任一项所述的监测所述安全棒的位置的装置。
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