CN203026177U - 一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置 - Google Patents

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袁彬
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王华金
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刘艳阳
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Abstract

本实用新型涉及一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，包括组件外壳、自给能中子探测器组、内部密封结构、接插件、端部密封塞；自给能中子探测器组固定在组件外壳内，其包括N个自给能中子探测器，N个自给能中子探测器沿组件外壳轴向自下而上均匀间隔布置；接插件密封固定在组件外壳的上端；端部密封塞密封固定在组件外壳的下端；内部密封结构密封固定在位于自给能中子探测器组上方的组件外壳的内部；N个铑自给能中子探测器的铠装电缆捆扎和固定，并沿着组件外壳轴向向上延伸，穿过内部密封结构，最终固定在接插件的针脚上。本实用新型能够快速响应堆芯中子通量的变化、实时测量堆芯中子通量和燃料组件出口温度；降低对传输电缆的设计要求。

Description

一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置
技术领域
本发明涉及核电站反应堆堆芯中子通量和温度测量领域，具体涉及一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置。
背景技术
通常在核电站反应堆堆芯会设置堆芯中子和温度测量仪表，用于测量堆芯中子通量和燃料组件出口温度，测量得到的信号用于监测堆芯三维功率分布、堆芯冷却状态等反应堆运行情况。
不同堆型的核电站设置的测量仪表类型不同。现有测量方式是，采用从顶部插入热电偶，从底部插入微型可移动裂变室的测量方式，测量燃料组件出口温度和堆芯中子通量，如秦山核电二期和岭澳核电二期均采用的是此种测量方式和相应的测量仪表。采用该测量方式和测量仪表，需要在压力容器底部开孔，设置大量的贯穿管，将增加反应堆冷却剂泄漏的风险。
随着对核电站安全性要求的不断提高以及技术进步，减小反应堆冷却剂泄漏的风险，需要将堆芯温度和中子测量的仪表置于堆芯之上，即堆芯仪表从顶部贯穿进入堆芯，不允许在主管道以下的压力容器侧壁和底部开孔。进而需要适应该结构性变化的新的中子通量和温度的探测装置。
发明内容
本发明的要解决的技术问题是提供一种可从堆顶插入堆芯、并固定在堆芯内、快速响应堆芯中子通量的变化、实时测量堆芯中子通量和燃料组件出口温度，并减少堆顶开孔数量、降低对传输电缆的设计要求的探测器。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，包括组件外壳、自给能中子探测器组、内部密封结构、接插件、端部密封塞；
所述自给能中子探测器组固定在所述组件外壳内，其包括N个自给能中子探测器，所述N个自给能中子探测器沿所述组件外壳轴向自下而上均匀间隔布置；自下而上的第i个铑自给能中子探测器的灵敏段中心距离反应堆燃料组件活性区下端面的垂直距离为
Figure BDA00002585916600021
其中i＝1，2，3，…，N，H为反应堆燃料组件活性区的轴向高度；
所述接插件密封固定在所述组件外壳的上端；所述端部密封塞密封固定在所述组件外壳的下端；
所述内部密封结构密封固定在位于所述自给能中子探测器组上方的所述组件外壳的内部；
所述N个铑自给能中子探测器的铠装电缆捆扎和固定，并沿着所述组件外壳轴向向上延伸，穿过所述内部密封结构，最终固定在所述接插件的针脚上。
还包括固定在所述组件外壳内位于所述内部密封结构上方区域冷端补偿装置，所述冷端补偿装置包括4根引线；所述4根引线分别连接到所述接插件的4个针脚上。
所述冷端补偿装置为Pt100四线制温度计。
还包括固定在所述组件外壳内位于所述内部密封结构下方区域的热电偶；所述热电偶通过热电偶延长线连接到所述接插件的针脚上。
所述端部密封塞为子弹状结构，其外表面经过抛光打磨处理。
所述组件外壳包括第一套筒和第二套筒；所述第一套筒为轴向等直径套管结构；所述第二套筒包括一个大直径套管结构、一个小直径套管结构以及衔接所述大直径套管结构和所述小直径套管结构的锥面管结构；所述小直径套管结构端紧紧套固在所述第一套筒的上端。
所述接插件下部的所述第二套筒外表面设有第一环形凹槽，在位于所述第一环形凹槽下部的第二套筒外表面设有第二环形凹槽。
所述第二套筒的小直径套筒结构作为与所述反应堆安全壳贯穿件的密封位置。
本发明的有益效果：
（1）本发明的一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置可从堆顶插入堆芯、并固定在堆芯内、快速响应堆芯中子通量的变化、实时测量堆芯中子通量和燃料组件出口温度；
（2）将用于测量中子通量的中子探测器和用于温度测量的热电偶以及用于冷端补偿的装置集成在一支探测器组件中，减少堆顶开孔数量和降低对传输电缆的设计要求；
（3）利用该探测器装置获得的信号，可以实现计算堆芯三维功率分布、燃料组件线功率密度（LPD），偏离泡核沸腾比（DNBR），监测堆芯冷却情况等功能。
附图说明
图1为本发明一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置的示意图；
图2为本发明一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置的外侧示意图；
图3为本发明一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置的安装于安全壳内的示意图。
图中：1-插接件，2-冷端补偿装置，3-内部密封结构，4-热电偶，401-热电偶延长线，5-组件外壳，501-第一套筒，502-第二套筒，503-第一环形凹槽，504-第二环形凹槽，6-自给能中子探测器组，7-端部密封塞，8-燃料组件活性区，9-压力容器，901-上封头。
具体实施方式
以下结合图1、图2和实施例对本发明做进一步描述。
核电站反应堆中设置有一种用来测量堆芯中子通量和燃料组件出口温度的堆芯中子和温度探测装置。
如图1所示本发明一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，包括组件外壳5、自给能中子探测器组6、热电偶4、内部密封结构3、冷端补偿装置2、接插件1、端部密封塞7；
所述组件外壳5包括第一套筒501和第二套筒502；所述第一套筒501为轴向等直径套管结构；所述第二套筒502包括一个大直径套管结构、一个小直径套管结构以及衔接所述大直径套管结构和所述小直径套管结构的锥面管结构；所述小直径套管结构端紧紧套在所述第一套筒501的上端，并通过焊接固定；所述端部密封塞7为子弹头状结构，其端面焊接在所述第一套筒501的下端，对第一套筒501进行密封；端部密封塞7的外表面经过抛光打磨处理，以满足表面粗糙度的要求，降低组件插入仪表导管的摩擦。所述第一套筒501和第二套筒502采用不锈钢材料。
所述自给能中子探测器组6固定在所述第一套筒501内，其包括N个铑自给能中子探测器（SPND），所述N个铑自给能中子探测器沿所述第一套筒501的轴向自下而上均匀间隔布置；其中，N据堆芯高度和测量要求的不同而确定，一般取3～7，图1以N＝7为例。
当本发明的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置安装于反应堆时，其自下而上的第i个铑自给能中子探测器的灵敏段轴向中心距离反应堆燃料组件活性区8下端面的垂直距离为
Figure BDA00002585916600051
其中i＝1，2，3，…，N；H为反应堆燃料组件活性区8的轴向高度；
所述内部密封结构3固定在所述第二套筒502的锥形管结构上方的大直径套管内，并与所述第二套筒502的管壁进行密封处理；所述热电偶4固定在所述第一套筒501内位于所述内部密封结构3下方的区域；所述冷端补偿装置2固定在所述第二套筒502内位于所述内部密封结构3上方的区域；所述冷端补偿装置2采用Pt100四线制温度计，其用于补偿热电偶的冷端温度。
所述接插件1包括多个针脚，该接插件1焊接在所述第二套筒502的上端。所述Pt100四线制温度计的4根引线通过线路连接到所述接插件1的针脚上。
热电偶4与热电偶延长线401的一端连接，所述热电偶延长线401的另一端穿过所述内部密封结构3与所述接插件1的1个针脚连接；
所述N个铑自给能中子探测器的铠装电缆捆扎和固定，并沿着所述第一套筒501和第二套筒502轴向向上延伸，穿过所述内部密封结构3，最终焊接在接插件1的针脚上。
本发明的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置的外侧可以如图2所示；在位于所述接插件1下部的所述第二套筒502外表面设有第一环形凹槽503，在位于所述第一环形凹槽503下部的第二套筒502外表面设有第二环形凹槽504；所述第一环形凹槽503用于与反应堆顶部支撑装置；所述第二环形凹槽504用于与反应堆吊装工具配合；
如图3所示，本发明用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置的端部密封塞7一端穿入反应堆安全壳上封头901并进入燃料组件内的仪表管内，使每个铑自给能探测器均处于恰当的位置，从而对堆芯进行监测；所述第二套筒502的小直径套筒结构外表面作为与所述反应堆安全壳上封头901进行卡套密封的密封位置，以用实现本发明的探测装置与安全壳上封头901的密封。

Claims (8)

1.一种用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，其特征在于：包括组件外壳、自给能中子探测器组、内部密封结构、接插件、端部密封塞；
所述自给能中子探测器组固定在所述组件外壳内，其包括N个自给能中子探测器，所述N个自给能中子探测器沿所述组件外壳轴向自下而上均匀间隔布置；自下而上的第i个铑自给能中子探测器的灵敏段中心距离反应堆燃料组件活性区下端面的垂直距离为其中i＝1，2，3，…，N，H为反应堆燃料组件活性区的轴向高度；
所述接插件密封固定在所述组件外壳的上端；所述端部密封塞密封固定在所述组件外壳的下端；
所述内部密封结构密封固定在位于所述自给能中子探测器组上方的所述组件外壳的内部；
所述N个铑自给能中子探测器的铠装电缆捆扎和固定，并沿着所述组件外壳轴向向上延伸，穿过所述内部密封结构，最终固定在所述接插件的针脚上。
2.按照权利要求1所述的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，其特征在于：还包括固定在所述组件外壳内位于所述内部密封结构上方区域冷端补偿装置，所述冷端补偿装置包括4根引线；所述4根引线分别连接到所述接插件的4个针脚上。
3.按照权利要求2所述的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，其特征在于：所述冷端补偿装置为Pt100四线制温度计。
4.按照权利要求2所述的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，其特征在于：还包括固定在所述组件外壳内位于所述内部密封结构下方区域的热电偶；所述热电偶通过热电偶延长线连接到所述接插件的针脚上。
5.按照权利要求1所述的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，其特征在于：所述端部密封塞为子弹状结构，其外表面经过抛光打磨处理。
6.按照权利要求1所述的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，其特征在于：所述组件外壳包括第一套筒和第二套筒；所述第一套筒为轴向等直径套管结构；所述第二套筒包括一个大直径套管结构、一个小直径套管结构以及衔接所述大直径套管结构和所述小直径套管结构的锥面管结构；所述小直径套管结构端紧紧套固在所述第一套筒的上端。
7.按照权利要求6所述的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，在位于：所述接插件下部的所述第二套筒外表面设有第一环形凹槽，在位于所述第一环形凹槽下部的第二套筒外表面设有第二环形凹槽。
8.按照权利要求6所述的用于反应堆堆芯中子通量和温度的探测装置，在位于：所述第二套筒的小直径套筒结构作为与所述反应堆安全壳贯穿件的密封位置。
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