MX2013004087A - Sondas de reactor nuclear in situ y externas para nivel de agua y temperatura de accidente severo. - Google Patents

Sondas de reactor nuclear in situ y externas para nivel de agua y temperatura de accidente severo.

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Abstract

Un sistema para monitorear un estado de un núcleo del reactor en un reactor nuclear, puede incluir un dispositivo de monitoreo interno localizado dentro del núcleo del reactor, en donde el dispositivo de monitoreo interno incluye una o más formaciones de sensores internos, configuradas para tomar medidas de las condiciones del núcleo del reactor en diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor, para generar datos de medición interna; un dispositivo de monitoreo externo localizado en la estructura de reactor fuera del núcleo del reactor, en donde el dispositivo de monitoreo externo incluye una o más formaciones de sensores externos configuradas para tomar las medidas de las condiciones del núcleo del reactor en posiciones fuera del núcleo del reactor que corresponden a la pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor para generar datos de medición externa, y un transmisor configurado para transmitir en forma inalámbrica los datos de medición externa; y una estación receptora configurada para determinar un estado del núcleo del reactor con base en los datos de medición externa e interna.

Description

SONDAS DE REACTOR NUCLEAR IN SITU Y EXTERNAS PARA NIVEL DE AGUA Y TEMPERATURA DE ACCIDENTE SEVERO Campo de la Invención La presente descripción se refiere de manera general al monitoreo de condiciones en y alrededor de reactores nucleares durante condiciones de operación normal y fuera de lo normal.
Antecedentes de la Invención Durante un accidente severo, un reactor nuclear, por ejemplo, un reactor de agua en ebullición (BWR), puede experimentar daño de combustible significativo. El daño de combustible puede ocurrir como resultado de un accidente de pérdida de enfriamiento (LOCA). El daño sostenido por el reactor puede impedir los intentos de monitorear las condiciones ambientales en y alrededor del reactor, incluso después de que se aplica agua para enfriar el reactor. Actualmente, los métodos para determinar condiciones en y alrededor de reactores que han experimentado un accidente, incluyen el uso de robots. Es importante recibir información con respecto al estado de un reactor incluso después de que ha ocurrido un accidente severo.
Breve Descripción de la Invención De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, un sistema para monitorear un estado de un núcleo de reactor incluido en un reactor nuclear, puede incluir un dispositivo de monitoreo interno localizado dentro del núcleo de reactor, en donde el dispositivo de monitoreo interno incluye una o más formaciones de sensores internos, cada una configurada para tomar medidas de condiciones del núcleo deL reactor en cada pluralidad de las diferentes regiones verticales dentro del núcleo de reactor, para generar datos de medición interna, en donde el dispositivo de monitoreo interno está configurado para proporcionar los datos de medidas internas a una o más líneas de señal de datos del reactor nuclear; un dispositivo de monitoreo externo localizado en la estructura de reactor fuera del núcleo del reactor, en donde el dispositivo de monitoreo externo incluye una o más formaciones de sensor externas cada una configurada para tomar medidas de condiciones del núcleo del reactor en posiciones fuera del núcleo del reactor que corresponden a cada pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor para generar datos de medidas externas, y un transmisor configurado para transmitir en forma inalámbrica los datos de medidas externas fuera del reactor nuclear; y una estación receptora configurada para recibir los datos de medidas externas y los datos de medidas internas, y para determinar el estado del núcleo del reactor con base en los datos de medidas externas e internas recibidos.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la una o más formaciones de sensores internos, cada una están configuradas para tomar medidas de al menos una temperatura o una conductividad del núcleo del reactor.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo interno incluye una primera caja elaborada de un material rígido que tiene un punto de fusión mayor al del acero inoxidable.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la primera caja se elabora de al menos uno de tungsteno, molibdeno, niobio y carburo de silicón.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la una o más formaciones de sensores internos incluyen una formación de sensores de temperatura que incluyen una pluralidad de sensores de temperatura, que corresponden cada uno a una de la pluralidad de diferentes posiciones dentro del núcleo del reactor.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la una o más distribuciones de sensores internos incluyen una formación de sensores de conductividad que incluyen una pluralidad de sensores de conductividad, en donde cada pluralidad de sensores de conductividad se extiende hacia una superficie externa de la primera caja, en donde cada pluralidad de los sensores de conductividad corresponde a una de la pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo de reactor, y la primera caja incluye una pluralidad de protuberancias que se extienden hacia afuera arriba de cada pluralidad de sensores de conductividad.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo interno se localiza dentro de un tubo de sonda de núcleo interno transversal (TIP) del núcleo del reactor.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo interno incluye además un primer procesador de datos configurado para generar los datos de medidas internas, digitalizando las medidas tomadas por la una o más formaciones de sensores internos.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo interno incluye una línea eléctrica configurada para recibir energía de una fuente externa al dispositivo de monitoreo interno.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, al menos una de la una o más formaciones de sensores externos, estará configurada para tomar medidas de al menos una de un flujo de rayos gamma y un flujo de neutrones del núcleo del reactor.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo externo incluye además una segunda caja elaborada de al menos uno de acero inoxidable, tungsteno, molibdeno, niobio y carburo de silicón.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la una o más formaciones de sensores externos incluye una formación de unidades de detección que incluye una pluralidad de unidades de detección, en donde cada pluralidad de unidades de detección está configurada para medir al menos uno de un flujo de rayos gamma y un flujo de neutrones, en donde cada pluralidad de unidades de detección corresponde a una de la pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo externo incluye además una unidad de energía configurada para energizar el dispositivo de monitoreo externo en forma independiente de cualquier fuente de energía externa.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo externo incluye además una unidad de acoplamiento configurada para fijar el dispositivo de monitoreo externo a una superficie dentro del reactor nuclear, en donde la unidad de acoplamiento incluye al menos uno de un imán, un adhesivo y un mecanismo de sujeción.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo externo incluye además un controlador configurado para controlar un modo de operación del dispositivo de monitoreo externo, el cual será uno de un modo activo y un modo de espera con base en los datos de medidas externas El dispositivo de monitoreo externo está configurado para operar de modo que se utilice menos energía en el modo de espera que en el modo activo.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la estación receptora incluye una unidad de procesamiento de datos configurada para determinar las condiciones en el núcleo del reactor incluyendo al menos una de oxidación del revestimiento, nivel de agua, fundición del revestimiento, redistribución del núcleo, reactividad nuclear k eff y temperatura, con base en al menos uno de los datos de medidas externas y los datos de medidas internas.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, un dispositivo para monitorear un núcleo de reactor o un reactor nuclear, puede incluir una caja elaborada de un material rígido que tiene un punto de fusión mayor al del acero inoxidable, estando configurada la primera caja para encajar dentro de un tubo interno del núcleo del reactor; una o más formaciones de sensores, al menos una de las una o más formaciones de sensores estando configuradas para tomar medidas de al menos una de una temperatura y una conductividad del núcleo del reactor en cada pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor para generar datos de medidas internas; y una o más líneas de señales internas configuradas para transferir los datos de medidas internas a las líneas de señal del reactor nuclear.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la caja está elaborada de al menos uno de tungsteno, molibdeno, neobio y carburo de silicón.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la caja está configurada para encajar dentro de un tubo de sonda en el interior del núcleo transversal (TIP) del núcleo de reactor.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la una o más formaciones de sensores internos incluye una formación de sensores de conductividad que incluyen una pluralidad de sensores de conductividad, en donde cada pluralidad de los sensores de conductividad se extiende a una superficie externa de la primera caja, en donde cada pluralidad de los sensores de conductividad corresponde a una pluralidad de las regiones verticales diferentes dentro del núcleo de reactor, y la primera caja incluye una pluralidad de protuberancias que se extienden hacia afuera arriba de cada pluralidad de sensores de conductividad.
Breve Descripción de las Figuras Las diversas características y ventajas de las modalidades no limitantes de la presente invención, podrán ser apreciadas a partir de la revisión de la descripción detallada junto con los dibujos adjuntos. Los dibujos adjuntos se proporcionan meramente con propósitos de ilustración, y no deberán ser interpretados como limitantes del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Los dibujos adjuntos no se considerarán como trazados a escala, a menos que se indique en forma explícita. Para propósitos de claridad, varias dimensiones de los dibujos pueden haber sido exageradas.
La figura 1, ilustra un sistema de reactor de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo.
La figura 2, ilustra un ejemplo más detallado del dispositivo de monitoreo interno ilustrado en la figura 1, de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo.
La figura 3, ilustra un ejemplo más detallado del dispositivo de monitoreo externo ilustrado en la figura 1, de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, La figura 4, es un diagrama funcional que ilustra una forma en la cual se utilizan los datos de medidas para determinar un estado de un núcleo de reactor de acuerdo con las modalidades de ejemplo.
Descripción Detallada de la Invención Deberá quedar entendido que cuando un elemento o capa es referido como estando "en", "conectado a", "acoplado a" o "que cubre" otro elemento o capa, puede estar directamente en, conectado a, acoplado a o cubriendo el otro elemento o capa, o pueden estar presentes elementos o capas de intervención. En contraste, cuando un elemento es referido como estando "directamente en", "directamente conectado a", o "directamente acoplado a" otro elemento o capa, no hay elementos o capas de intervención presentes. Los números similares se refieren a elementos similares a lo largo de la especificación. Tal como se utiliza en la presente invención, el término "y/o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o más de los artículos descritos asociados.
Deberá quedar entendido que, aunque los términos primero, segundo, tercero, etc., puedan ser utilizados en la presente invención para describir diversos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no se deben limitar por estos términos. Estos términos son utilizados únicamente para distinguir un elemento, componente, región, capa o sección de otro elemento, componente, región, capa o sección. Por lo tanto, un primer elemento, componente, región, capa o sección aquí descrito puede ser denominado un segundo elemento, componente, región, capa o sección sin apartarse de las enseñanzas de las modalidades de ejemplo.
Los términos relativos al espacio (por ejemplo, "debajo", "más abajo", "inferior", "arriba", "superior", y similares) se pueden utilizar en la presente invención para facilidad de la descripción de la relación de un elemento o característica con otro elemento(s) o característica(s) tal como se ilustra en las figuras. Deberá quedar entendido que los términos relativos al espacio están proyectados para comprender diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operación, además de la orientación ilustrada en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo en las figuras se voltea, los elementos descritos como "más abajo" o "debajo" de otros elementos o características, posteriormente pueden ser orientados "arriba" de los otros elementos o características. Por lo tanto, el término "más abajo" puede comprender tanto una orientación de arriba y abajo. El dispositivo puede ser orientado de otra forma (rotado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores relativos al espacio aquí utilizados, pueden ser interpretados de manera correspondiente.
La terminología utilizada es con el propósito de describir diversas modalidades únicamente, y no pretende ser limitante de las modalidades de ejemplo. Tal como aquí se utiliza, las formas singulares "un", "uno, una", "el, la" están proyectadas para incluir las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Quedará entendido en forma adicional que los términos "incluye", "que incluye", "comprende" y/o "que comprende" cuando se utilizan en la presente especificación, especifican la presencia de características, enteros, pasos, operaciones, elementos, y/o componentes manifestados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, enteros, pasos, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos.
Las modalidades de ejemplo se describen en la presente invención con referencia a ilustraciones de sección transversal que son ilustraciones esquemáticas de modalidades idealizadas (y estructuras intermedias) de modalidades de ejemplo. Por lo tanto, se esperan variaciones de las formas de las ilustraciones como resultado, por ejemplo, de las técnicas y/o tolerancias de fabricación. Por lo tanto, las modalidades de ejemplo no deberán ser construidas como limitadas a las formas de las regiones aquí ilustradas, pero incluyen desviaciones en formas que resultan, por ejemplo, de la fabricación.
A menos que se defina de otra forma, todos los términos (incluyendo términos técnicos y científicos) aquí utilizados, tienen el mismo significado al comúnmente comprendido por un experto en la técnica a la cual pertenecen las modalidades de ejemplo. Quedará entendido en forma adicional que los términos, incluyendo los definidos en diccionarios comúnmente utilizados, deberán ser interpretados como teniendo un significado que es consistente con su significado dentro del contexto de la técnica relevante, y no se interpretarán en un sentido idealizado o formal a menos que se defina expresamente de esa manera en la presente invención.
La figura 1, ilustra un sistema de reactor 100. El sistema de reactor 100 está localizado en, por ejemplo, una planta nuclear. El sistema de reactor 100 incluye una estructura de reactor 100 y una estación receptora 170.
La estructura de reactor incluye un núcleo de reactor 140, un envase de reactor 150 y un pozo seco 160. Localizado al menos parcialmente dentro del núcleo de reactor 140, se encuentra un dispositivo de monitoreo interno 120. El dispositivo de monitoreo interno 120 incluye sensores internos 122 para monitorear un estado del núcleo de reactor 140. Los sensores internos 122 pueden localizarse, por ejemplo, dentro de un tubo de instrumentación 145 del núcleo de reactor 140, y se pueden extender en una línea debajo de la longitud del núcleo de reactor 140. El sensor interno 120 puede conectarse mediante una línea eléctrica 125 a una fuente de energía externa. El dispositivo de monitoreo interno 120 puede producir medidas detectadas mediante la línea de datos 126. La unidad de monitoreo interno 120 se describirá con mayor detalle con referencia a la figura 2.
Localizado fuera del núcleo de reactor 140 se encuentra un dispositivo de monitoreo externo 130. El dispositivo de monitoreo externo 130 incluye una formación de sensores externos 132 para monitorear un estado del núcleo de reactor 140. La formación de sensores externos 132 se puede localizar en una formación fuera del núcleo de reactor 140, que se extiende a lo largo de una línea que corresponde a una longitud del núcleo de reactor 140. El dispositivo de monitoreo externo incluye además una unidad de energía 134 para proporcionar energía al dispositivo de monitoreo externo 130, y una unidad de transmisión 136 para transmitir en forma inalámbrica las medidas detectadas por el dispositivo de monitoreo externo 130. El dispositivo de monitoreo externo 130 puede localizarse, por ejemplo, en el envase de reactor 150 o en otra posición dentro del pozo seco 160. La unidad de monitoreo externo 130 se describirá con mayor detalle con referencia a la figura 3.
En la modalidad de ejemplo ilustrada en la figura 1, se ilustra únicamente un dispositivo de monitoreo interno 120 y un dispositivo de monitoreo externo 130. Aunque, con propósito de simplicidad, únicamente se ilustra un dispositivo de monitoreo interno 120 y un dispositivo de monitoreo externo 130, de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, cualquier número de dispositivos de monitoreo interno 20 se pueden localizar en el núcleo de reactor 140, y cualquier número de dispositivos de monitoreo externo 130 se pueden localizar dentro de la estructura de reactor 110 fuera del núcleo de reactor 140. La estructura de reactor 110 se describirá con mayor detalle más adelante con referencia a la figura 2.
El dispositivo de monitoreo interno 120 está configurado para crear medidas del estado de reactor midiendo las condiciones dentro del núcleo de reactor 140. Por ejemplo, el dispositivo de monitoreo interno puede medir niveles de agua y/o temperatura dentro del núcleo de reactor 140. El dispositivo de monitoreo externo 130 está configurado para generar medidas del estado del reactor midiendo las condiciones dentro del núcleo de reactor 140 desde la parte externa del núcleo de reactor 140. Por ejemplo, el dispositivo de monitoreo externo 130 puede medir el flujo de neutrones o flujo de rayos gamma en posiciones fuera del núcleo de reactor 140. Debido a que tanto el dispositivo de monitoreo interno 120 como el dispositivo de monitoreo externo 130 se extienden en una dirección que corresponde a una longitud del núcleo de reactor 140, el dispositivo de monitoreo interno 120 y el dispositivo de monitoreo externo 130 pueden generar medidas que representan el estado del núcleo de reactor 140 en cada pluralidad de diferentes posiciones localizadas en diferentes alturas dentro del núcleo de reactor 140.
El dispositivo de monitoreo interno 120 y el dispositivo de monitoreo externo 130 cada uno están configurados para transmitir datos que representan el estado medido del núcleo de reactor 140 a la estación receptora 170, en donde un operador de la planta puede revisar las medidas ambientales y/o de movimiento. Por ejemplo, de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el dispositivo de monitoreo interno 120 y el dispositivo de monitoreo externo 130 pueden formar datos de estado del reactor digitalizando las medidas del estado del reactor generadas. El dispositivo de monitoreo interno 120 puede enviar los datos del estado del reactor digitalizado a la estación receptora 170 a través de las líneas de datos 126. El dispositivo de monitoreo externo 130 puede transmitir los datos del estado del reactor digitalizados, utilizando, por ejemplo, ondas de radiofrecuencia bajas 138, para recepción en uno o más lugares fuera de la estructura de reactor incluyendo, por ejemplo, la estación receptora 170.
Además, el dispositivo de monitoreo interno 120 y el dispositivo de monitoreo externo 130 cada uno se estructuran para operar durante condiciones de operación normales y fuera de lo normal. Tal como aquí se utiliza, las condiciones de operación normales se refieren a condiciones de operación durante las cuales, ninguna de las medidas del estado del reactor generadas por el dispositivo de monitoreo interno 120 y el dispositivo de monitoreo externo 130, están fuera de un rango de umbral determinado de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Tal como aquí se utiliza, las condiciones de operación fuera de lo normal se refieren a condiciones en las cuales cualquiera de las medidas del estado de reactor generadas por el dispositivo de monitoreo interno 120 y dispositivo de monitoreo externo 130 están fuera de un rango de umbral determinado de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Las condiciones de operación fuera de lo normal pueden estar asociadas con cualquiera de un número de situaciones temporales de la planta que fluctúan desde eventos menos severos, incluyendo presión o temperatura de reactor elevadas, hasta eventos muy severos incluyendo, por ejemplo, un accidente de pérdida de enfriador (LOCA).
El dispositivo de monitoreo interno 120 y dispositivo de monitoreo externo 130 cada uno están configurados para resistir cantidades extremas de calor, radiación y/o fuerza física asociadas con condiciones de operación fuera de lo normal severas que incluyen, por ejemplo, condiciones durante un LOCA. Por consiguiente, el dispositivo de monitoreo interno 120 y dispositivo de monitoreo externo 130 cada uno están configurados para generar y transmitir datos que representan las condiciones ambientales en la estructura de reactor 110 incluso durante o después de un accidente de reactor. La estructura y la operación del dispositivo de monitoreo interno 120 y dispositivo de monitoreo externo 130 se describirán con mayor detalle más adelante con referencia a las figuras 2 y 3.
Volviendo a la figura 1, la estación receptora 170 incluye un dispositivo de recepción 172 configurado para recibir en forma inalámbrica los datos ambientales recibidos del dispositivo de monitoreo externo 130. El dispositivo de recepción, por ejemplo, puede ser cualquier dispositivo con la capacidad de recibir radio transmisiones de baja frecuencia. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la estación receptora 170 puede incluir un dispositivo de presentación/procesamiento de datos 174, en donde el operador de una planta puede observar y manipular los datos recibidos de cualquiera de uno o más de los dispositivos de monitoreo incluidos en la estructura de reactor 110.
El dispositivo de presentación/procesamiento de datos 174 puede incluir un procesador de datos y una memoria que almacena instrucciones que cuando se ejecutan a través de un procesador, originan que el dispositivo de presentación/procesamiento de datos implemente una aplicación de interpretación de datos de medición. La aplicación de interpretación de datos de medición tienen la capacidad de recibir datos de medición del dispositivo de monitoreo interno 120 y del dispositivo de monitoreo externo 130, ¡aplicando una o más funciones a los datos de medición recibidos, y determinar las condiciones dentro del núcleo de reactor 140 con base en las salidas de la una o más funciones. Por ejemplo, con base en los datos de medidas y la una o más funciones, la aplicación de interpretación de datos de medición puede generar salidas que representan diferentes condiciones dentro del núcleo de reactor 140, incluyendo, por ejemplo, oxidación del revestimiento, nivel de agua, fundición del revestimiento, redistribución del núcleo, ke f de reactividad nuclear y temperatura. La aplicación de interpretación de los datos de medición será descrita con mayor detalle más adelante con respecto a la figura 4. El dispositivo de presentación/procesamiento de datos 174, por ejemplo, puede ser una computadora personal o una terminal que incluye un monitor y un teclado. Aunque, con propósito de simplicidad, se ilustra únicamente una estación receptora en la figura 1, el sistema de reactor 100 puede incluir cualquier número de estaciones receptoras, cada una localizadas por ejemplo en posiciones fuera de la estructura de reactor 110, y cada una con la capacidad de recibir los datos ambientales transmitidos por el dispositivo de monitoreo externo 130 y transmitidos por el dispositivo de monitoreo interno 120.
En consecuencia, utilizando el sistema de reactor 100 de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, los operadores en ubicaciones fuera de la estructura de reactor 110, incluyendo por ejemplo la estación receptora 170, pueden recibir información valiosa con respecto a un estado del núcleo de reactor 140, con respecto a múltiples regiones del núcleo de reactor 140 localizadas en diferentes alturas, incluso durante o después de un accidente del reactor, incluyendo por ejemplo, un LOCA.
La estructura y operación del dispositivo de monitoreo interno 120, será descrita a continuación con mayor detalle con referencia a la figura 2.
La figura 2, es un diagrama que ilustra el dispositivo de monitoreo interno 120 con mayor detalle de acuerdo con modalidades de ejemplo. Haciendo referencia a la figura 2, el dispositivo de monitoreo interno 120 puede incluir los sensores internos 122, la línea eléctrica 125, la línea de datos 126, una primera caja 127, y un primer procesador de datos 230. Los sensores internos 122 pueden incluir sensores para detectar cualquier tipo de condiciones ambientales dentro del núcleo de reactor 140 de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Por ejemplo, los sensores 122 pueden incluir una formación de sensores de conductividad 122A y una formación de sensores de temperatura 122B. La formación de sensores de conductividad 122A pueden incluir del primero al tercero sensores de conductividad 220A a 220C, localizados en diferentes alturas que corresponden a regiones del núcleo de reactor 140 en diferentes alturas. La formación de sensores de temperatura 122B puede incluir, del primero al tercer sensores de temperatura 250A a 250C localizados en diferentes alturas que corresponden a regiones del núcleo de reactor 140 en diferentes alturas.
Aunque con propósito de simplicidad, la formación de sensores de conductividad 122A se ilustra como incluyendo únicamente tres sensores de conductividad 220A a C, de acuerdo con modalidades de ejemplo, la formación de sensores de conductividad 122A puede incluir cualquier número de sensores de conductividad distribuidos en forma vertical, por ejemplo, para extenderse una distancia igual a una altura del núcleo de reactor 140. Además, aunque con propósito de simplicidad, la formación de sensores de temperatura 122B se ilustra como incluyendo únicamente tres sensores de temperatura 250A a C, de acuerdo con modalidades de ejemplo, la formación de sensores de temperatura 122B puede incluir cualquier número de sensores de temperatura distribuidos en forma vertical, por ejemplo, para extenderse a una distancia igual a una altura del núcleo de reactor 140.
Tal como se explica anteriormente con respecto a la figura 1, el dispositivo de monitoreo interno 120 puede localizarse dentro del tubo de instrumentación 145 del núcleo de reactor 140. El tubo de instrumentación, por ejemplo, puede ser un tubo de acero inoxidable el cual está ya sea vacío o incluye un espacio sin utilizarse. El tubo de instrumentación puede ser por ejemplo, un tubo que se utilizó originalmente para instrumentación que más tarde fue eliminado del núcleo del reactor 140. Aunque se eliminó la instrumentación original, el tubo de instrumentación 145 permanece aún. Por consiguiente, el sensor interno 120 puede instalarse en el núcleo del reactor 140 sin la necesidad de formar nuevas penetraciones o cavidades en el núcleo del reactor 140. El tubo de instrumentación 145 puede ser, por ejemplo, un tubo de sonda en el núcleo transversal (TIP) elaborado por ejemplo de acero inoxidable.
La primera caja 127 se puede formar de un material rígido que tiene un punto de fusión sustancialmente mayor al de un tubo de instrumentación 145, y con la capacidad de resistir la deformación, mientras experimenta una fuerza física extrema.
Por ejemplo, la primera caja 127 puede ser formada de un material rígido que tiene un punto de fusión sustancialmente mayor al del acero inoxidable que incluye por ejemplo, tungsteno, molibdeno, niobio o cerámica incluyendo por ejemplo carburo de silicón.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la primera caja 127 mantiene, y al menos parcialmente, guarda los sensores internos 122, la línea eléctrica 125, y la línea de datos 126. Por ejemplo, del primero al tercer sensores de conductividad 220A a C de la formación de sensores de conductividad 122a, cada uno se pueden localizar en una superficie externa de la caja 127. Durante un accidente severo, se puede derretir el material del tubo de instrumentación 145, por ejemplo acero inoxidable. El acero inoxidable en derretimiento puede cubrir del primero al tercer sensores de conductividad 220A a C. Este recubrimiento de metal puede evitar que del primero al tercer sensores de conductividad operen en forma adecuada. Por consiguiente, la primera caja 127 puede incluir protuberancias 240 que se extienden hacia afuera arriba de las ubicaciones en donde se colocan del primero al tercero sensores de conductividad 220A a C con el objeto de que puedan prevenir que el derretimiento de las partes del tubo de instrumentación 145, recubra del primero al tercer sensores de conductividad 220A a C.
Del primero al tercer sensores de conductividad 220A a C, cada uno pueden generar medidas de conductividad que se pueden utilizar para inferir o determinar un nivel de agua dentro del núcleo del reactor 140. Del primero al tercer sensores de conductividad 220A a C, pueden ser cualquier tipo conocido de sensor de conductividad. La resistencia es lo inverso de la conductividad. Por consiguiente, por ejemplo, si los sensores de conductividad se sumergen completamente en agua, la resistencia eléctrica medida puede ser insignificante. Sin embargo, si se colocan las sondas de conductividad en un ambiente no conductivo, tal como nitrógeno o vapor, la resistencia medida puede alcanzar el infinito, que indica un nivel de agua cero. La operación normal de uno del primero al tercer sensores de conductividad 220A a C, es para tener una lectura de alta resistencia que indica niveles de agua cero en el tubo de instrumentación 145. Durante condiciones fuera de lo normal severas, el nivel de agua en el tubo de instrumentación 145 puede no ser cero. Del primero al tercer sensores de conductividad 220A a C pueden producir medidas de conductividad a través de la línea de sensor de conductividad 21 OA.
Del primero al tercer sensores de temperatura 250A a C, pueden ser cualquier tipo de sensor de temperatura conocido. Por ejemplo, del primero al tercer sensores 250A a C pueden ser una formación de termoacoples tipo B, cada uno siendo valorados para una temperatura de 1700°C. Tal como se describe anteriormente, del primero al tercer sensores de temperatura 250A a C cada uno están distribuidos en diferentes alturas dentro del núcleo del reactor 140. Por consiguiente, con base en las lecturas de temperatura tomadas de múltiples posiciones verticales dentro del núcleo del reactor 140, se puede determinar un estado del núcleo del reactor 140 con mayor precisión. Del primero al tercer sensores de temperatura 250A a C, pueden producir medidas de temperatura a través de la línea de sensor de temperatura 210B.
El primer procesador de datos 230 puede recibir medidas de conductividad de la formación de sensores de conductividad 122A mediante la línea de sensor de conductividad 210A. El procesador de datos 230 también puede recibir medidas de temperatura de la formación de sensores de temperatura 122B mediante la línea de sensor de temperatura 210B.
El primer procesador de datos 230 procesa medidas recibidas de los sensores internos 122 y las salidas de los datos de medidas procesadas a través de la línea de datos 126. Por ejemplo, el procesador de datos 230 puede procesar las medidas de conductividad y temperaturas recibidas de los sensores internos 122 y la salida de los datos de medidas procesadas a través de la línea de datos 126 para una o más ubicaciones externas incluyendo, por ejemplo, la estación receptora 170. El procesamiento llevado a cabo a través del procesador de datos 230 puede incluir, por ejemplo, conversión de análogo a digital. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el procesador de datos 230 incluye un hardware y/o software con la capacidad de llevar a cabo la conversión de análogo a digital. Por ejemplo, el procesador de datos 230 puede incluir una función de análogo a digital que convierte las medidas recibidas de los sensores internos 122, que se pueden recibir en forma análoga, a forma digital. La función de análogo a digital puede organizar que los datos digitales generados de acuerdo con el tipo de medidas de los datos, estén asociados de modo que los diferentes tipos de datos digitales (por ejemplo, conductividad, temperatura, etc.) están representados en una manera uniforme y organizada. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la línea de datos 126 a través de la cual el primer procesador de datos 230 produce datos de medidas procesadas, puede ser una línea de datos existentes para la instrumentación convencional ya presente en el núcleo del reactor 140. Por lo tanto, puede no ser necesario correr nuevas líneas de datos a través de la estructura de reactor 110 para la unidad de monitoreo interno 120.
Los sensores internos 122 y el procesador de datos 230 de la unidad de monitoreo interno 120, cada uno pueden estar acoplados, y recibir energía de la línea eléctrica 125. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la línea eléctrica 125 puede ser una línea eléctrica existente para la instrumentación convencional ya presente en el núcleo del reactor 140. Por lo tanto, puede no ser necesario correr nuevas líneas eléctricas a través de la estructura de reactor 110 para la unidad de monitoreo interno 120.
Las operaciones y procesos funcionales descritos anteriormente con respecto a la formación de sensores de conductividad 122A y la formación de sensores de temperatura 122B de los sensores internos 122, y el primer procesador de datos 230, se pueden implementar utilizando hardware, incluyendo, por ejemplo, uno o más procesadores de señal digital (OSPs), circuitos integrados específicos de la aplicación, formaciones de salida de campo programable (FPGAs) y similares.
La figura 3, es un diagrama que ilustra et dispositivo de monitoreo externo 130 con mayor detalle de acuerdo con modalidades de ejemplo.
Haciendo referencia a la figura 3, el primer dispositivo de monitoreo 130 puede incluir la formación de sensores externos 132, la unidad de energía 134, el transmisor 136, un segundo procesador de datos 310, un controlador 320, una segunda caja 330, y una unidad de acoplamiento 340.
De acuerdo con la menos una modalidad de ejemplo, la segunda caja 330 guarda y mantiene la formación de sensores externos 132, la unidad de energía 134, el transmisor 136, el segundo procesador de datos 310, y el controlador 320. Igual que la primera caja 127, la segunda caja 330 puede formarse de cualquier material rígido que tenga un punto de fusión relativamente alto y tenga la capacidad de resistir la deformación mientras experimenta fuerza física extrema. Por ejemplo, la segunda caja 330 puede formarse de acero inoxidable, tungsteno, molibdeno, niobio o una cerámica incluyendo por ejemplo, carburo de silicón.
La unidad de acoplamiento 340 fija la segunda caja 330 a una superficie de la estructura de reactor 110 que es monitoreada por el dispositivo de monitoreo externo 130. Por ejemplo, en el ejemplo ilustrado en la figura 3, el dispositivo de monitoreo externo 330 se fija al envase de reactor 150 a través de la unidad de acoplamiento 340. La unidad de acoplamiento 340 puede ser cualquier dispositivo con la capacidad de formar una conexión estable entre la caja 330 y la superficie a la cual se adhiere el dispositivo de monitoreo externo 130. Por ejemplo, la unidad de acoplamiento 340 puede incluir al menos imanes, adhesivos o tornillos.
La formación de sensores externos 132 puede incluir una formación de unidades de detección que incluyen de la primera a la tercera unidades de detección 132A a C. Aunque con propósito de simplicidad la formación de sensores externos 132 se ilustra en la figura 3 y se describe como incluyendo únicamente tres unidades de detección 132A a C, de acuerdo con modalidades de ejemplo, la formación de sensores externos 132 puede incluir cualquier número de unidades de detección distribuidas en forma vertical, por ejemplo, para extenderse a una distancia igual a una altura del núcleo del reactor 140. De la primera a la tercera unidades de detección 132A a C se pueden configurar para detectar cualquier tipo de condiciones ambientales, lo cual puede permitir que el operador de una planta infiera en un estado del núcleo del reactor 140, de acuerdo con una preferencia del operador de la planta. Por ejemplo, de la primera a la tercera unidades de detección 132A a C pueden incluir hardware y/o software con la capacidad de medir el flujo de neutrones y/o flujos de rayos gamma. El hardware del sensor de flujo de neutrones y/o flujo de rayos gamma puede incluir colimadores para reducir las capacidades de medición de los sensores a una ubicación axial particular del núcleo del reactor 140.
Tal como se ilustra en la figura 3, la formación de sensores externos 132 se conecta a un segundo procesador de datos 310. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la formación de sensores externos 132 puede enviar medidas ambientales 315 al segundo procesador de datos 310.
Igual que el primer procesador de datos 230 ilustrado en la figura 2, el segundo procesador de datos 310 procesa medidas recibidas y salidas de los datos de medición procesados 317. Por ejemplo, el segundo procesador de datos 310 puede procesar las medidas ambientales 315 recibidas de la formación de sensores externos 132. Igual que el primer procesador de datos 230 descrito anteriormente con referencia a la figura 2, el procesamiento formado por el segundo procesador de datos 310 puede incluir, por ejemplo, conversión de análogo a digital. Sin embargo, el procesamiento llevado a cabo por el segundo procesador de datos 310 también puede incluir encriptación. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el segundo procesador de datos 310 incluye hardware y/o software con la capacidad de llevar a cabo la conversión de análogo a digital. Por ejemplo, el segundo procesador de datos 310 puede incluir la función de análogo a digital que convierte las medidas ambientales 315, que pueden ser recibidas de la formación de sensores externos 132 en forma análoga a forma digital. Igual que el primer procesador de datos 230, la función de análogo a digital del segundo procesador de datos 310 también puede organizar que los datos digitales de acuerdo con el tipo de medidas de los datos, estén asociados de modo que los diferentes tipos de datos digitales (por ejemplo, flujo de neutrones, flujo de rayos gamma, etc.) estén representados en una manera uniforme y organizada. Además, de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el segundo procesador de datos 310 también puede incluir hardware y/o software con la capacidad de llevar a cabo la encriptación de datos. Por ejemplo, el segundo procesador de datos 310 puede incluir una función de encriptación que encripta los datos de medidas digitales generados por la función de conversión de análogo a digital. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, los datos de medición pueden ser encriptados para ayudar a asegurar que únicamente los receptores proyectados tengan la capacidad de leer los datos de medición. Los receptores proyectados incluyen por ejemplo, la estación receptora 170 ilustrada en la figura 1. Las funciones de conversión de análogo a digital y encriptación llevadas a cabo por el segundo procesador de datos 310, se pueden llevar a cabo de acuerdo con cualquiera métodos conocidos para la conversión de análogo a digital y encriptación, respectivamente. El segundo procesador de datos 310 produce las medidas ambientales procesadas al transmisor 136 en la forma de datos de medición 317. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, el segundo procesador de datos 310 también puede producir los datos de medición 317 para el controlador 320.
El transmisor 136 transmite los datos de medición 317 fuera del dispositivo de monitoreo externo 130 en forma inalámbrica. El transmisor 136 puede transmitir los datos de medición 317 utilizando señales de radio 138. Por ejemplo, el transmisor 317 puede transmitir los datos de medición 317 utilizando, en la forma de señales de radio 138, señales de radio de baja frecuencia (LF) o ultra baja frecuencia (ULF) que fluctúan de 300Hz a 300kHz. El transmisor 136 puede incluir, por ejemplo, cualquier dispositivo conocido con la capacidad de transmitir datos utilizando ondas de radio de baja frecuencia. Las ondas de radio de baja frecuencia pueden ser cualesquiera ondas de radio lo suficientemente bajas para penetrar la infraestructura de una estructura de reactor a la cual se fija el dispositivo de monitoreo externo 130.
La unidad de energía 134 proporciona cualquier energía necesaria para la operación de la formación de sensores externos 132, el segundo procesador de datos 310, el transmisor 136, y el controlador 320. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la unidad de energía 134 tiene la capacidad de operar en forma independiente de cualquier fuente de energía externa al dispositivo de monitoreo externo 130. Por ejemplo, la unidad de energía 134 puede incluir una o más baterías y/o celdas de combustible.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, con el objeto de prolongar la duración de vida de la unidad de energía 134, uno o más elementos dentro del dispositivo de monitoreo externo 130 tiene la capacidad de operar en al menos dos modos de operación: en espera y activo. Los modos de operación se pueden controlar por ejemplo, a través del controlador 320.
El controlador 320 incluye hardware y/o software para generar señales de control 325 para controlar un modo de operación de una o más formaciones de sensores externos 132, el procesador de datos 310, el transmisor 136 y la unidad de energía 134. Los modos de operación incluyen al menos un modo de espera para la operación durante las condiciones de operación normal, y un modo activo para la operación durante las condiciones de operación fuera de lo normal. El controlador 320 tiene la capacidad de seleccionar un modo de operación con base en si la estructura de reactor a la cual se fija el dispositivo de monitoreo externo 130, está experimentando o no condiciones fuera de lo normal, incluyendo, por ejemplo, un LOCA. Por ejemplo, el controlador 320 puede recibir datos de medición ambiental 317 del segundo procesador de datos 310, y determinar si existen o no condiciones fuera de lo normal con base en los datos de medición 317. Posteriormente el controlador 320, puede ajustar la condición de operación al modo de espera si existen condiciones de operación normal, y ajustar el modo de operación al modo activo, si existen condiciones de operación fuera de lo normal. El controlador 320 puede determinar si existen o no condiciones fuera de lo normal, comparando los datos de medición 317 con valores de umbral almacenados en forma interna en el controlador 320. Los valores de umbral pueden ajustarse de acuerdo con la preferencia del operador de una planta.
En el modo en espera, el controlador 320 puede controlar uno o más elementos dentro del dispositivo de monitoreo externo 130, para operar en forma menos frecuente o intermitente con el objeto de conservar la energía durante las condiciones de operación normal. En el modo activo, el controlador 320 puede controlar uno o más elementos dentro del dispositivo de monitoreo externo 130 para operar en forma más frecuente o continua. Por consiguiente, en el modo activo, el dispositivo de monitoreo externo 130 puede proporcionar, por ejemplo, datos de medición en tiempo real, constante, por ejemplo, a los operadores de la planta en ubicaciones externas incluyendo la estación receptora 170, ilustrada en la figura 1 durante condiciones de emergencia.
De acuerdo con al menos modalidad de ejemplo, en el modo de espera, las unidades de detección de la formación de detección externa 132, incluyendo por ejemplo de la primera a la tercera unidades de detección 132A a C, pueden operar en forma intermitente para proporcionar medidas ambientales 315, por ejemplo, una vez cada 1 a 5 minutos. Además, el procesador de datos 320 puede operar en forma intermitentemente correspondiente a la operación de la formación de detección 132. Además, en el modo en espera, el procesador de datos puede proporcionar datos únicamente al controlador 320 y no al transmisor 136, y el transmisor 136 puede no transmitir en lo absoluto los datos. Además, en el modo de espera, la unidad de energía 134 puede ser configurada para producir una salida de energía inferior en comparación con el modo activo.
De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, en el modo activo, las unidades de detección de la formación de detección externa 132, incluyendo por ejemplo de la primera a la tercera unidades de detección 132A a C, pueden operar en forma continua para generar medidas ambientales 315 en forma constante, y el segundo procesador de datos 310 puede operar en forma continua, para procesar constantemente las medidas ambientales 315 para generar los datos de medición 317. Además, en el modo activo, el segundo procesador de datos 310 puede proporcionar los datos de medición 317 al transmisor 136, y el transmisor 136 puede transmitir en forma continua los datos de medición utilizando, por ejemplo, ondas de radio de baja frecuencia. Además, en el modo activo la unidad de energía 134 puede estar configurada para producir una salida de energía superior en comparación con el modo en espera.
Por consiguiente, al utilizar los modos de operación en espera y activos, el primer dispositivo de monitoreo externo puede funcionar durante períodos prolongados, incluso aunque se utilice una fuente de energía independiente. De acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, la formación de detectores externos 132, el segundo procesador de datos 310, el transmisor 136, el controlador 320, y la unidad de energía 134 están configurados para proporcionar una duración de vida en espera igual a 1.5 veces la longitud del ciclo de recombustible de un reactor que está siendo monitoreado por el dispositivo de monitoreo externo 130.
Las operaciones y los procesos funcionales descritos anteriormente con respecto a las unidades de detección incluyendo de la primera a la tercera unidades de detección 132A a C de la formación de sensores externos 130, el segundo procesador de datos 310, el transmisor 136, el controlador 320, y la unidad de energía 134, se pueden implementar utilizando hardware, incluyendo, por ejemplo, uno o más procesadores de señal digital (DSPs), circuitos integrados específicos de la aplicación, formaciones de salida de campo programable (FPGAs) o similares. A continuación se describirá con más detalle con referencia a las figuras 4 y 5, un método para utilizar los datos de medición generados por el sensor interno 120 y el sensor externo 130, para determinar un estado del núcleo del reactor 140.
La figura 4, es un diagrama funcional que ilustra una forma en la cual se utilizan los datos de medición para determinar un estado de un núcleo del reactor de acuerdo con modalidades de ejemplo. Las operaciones ilustradas en la figura 4, se pueden implementar, por ejemplo, a través de la aplicación de interpretación de datos de medición ejecutada por el dispositivo de presentación/procesamiento de datos 174 descritos anteriormente con referencia a la figura 1.
Haciendo referencia a la figura 4, los datos de medición de temperatura 23 y los datos de medición de conductividad 24 generados a través de los sensores internos 122, y de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, procesados a través del primer procesador de datos 230, se pueden compilar como un conjunto de datos de medición interna 21. El conjunto de datos de medición interna 21 incluye datos de medición de temperatura 23 y datos de medición de conductividad 24 que corresponden a cada pluralidad de diferentes alturas del núcleo del reactor 140, en donde se colocan los sensores de conductividad 220 de la formación de sensores de conductividad 122A y los sensores de temperatura 250 de la formación de sensores de temperatura 122B.
Los datos de medición de flujo de rayos gamma 25 y los datos de medición de flujo de neutrones 26 generados por los sensores externos 122, de acuerdo con al menos una modalidad de ejemplo, se procesan a través del segundo procesador de datos 310 y pueden ser compilados como un conjunto de medición externa 22. En forma similar al conjunto de medición interna 21, el conjunto de medición externa 22 incluye datos de medidas de flujo de rayos gamma 25 y datos de medidas de flujo de neutrones 26 que corresponden a cada una de la pluralidad de alturas del núcleo del reactor 140 en la cual se colocan las unidades de detección de la formación de sensores externos 132.
La función postprocesamiento 28, es una función que lleva a cabo operaciones adicionales en el conjunto de datos de medición interna 21 y el conjunto de datos de medición externa 22. Las operaciones adicionales pueden incluir cualquiera funciones de procesamiento de datos de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Por ejemplo, si cualquiera de los datos de medición de temperatura 23, datos de medición de conductividad 24, datos de medición de flujo de rayos gamma 25 y datos de medición de flujo de neutrones 26 están encriptados, la función postprocesamiento 28 puede desencriptar los datos de medición encriptados de acuerdo con métodos conocidos.
Después de que se procesan los datos de medición a través de la función postprocesamiento 28, los datos de medición se utilizan para determinar un estado del núcleo 33 del núcleo del reactor 140, por ejemplo, de acuerdo con métodos de cómputo conocidos. Por ejemplo, las funciones de comparación se pueden aplicar a los datos de medición. Por ejemplo, una función de comparación de flujo de rayos gamma 29, se puede aplicar a los datos de medición de flujo de rayos gamma 25, una función de comparación de flujo de neutrones 30 se puede aplicar a los datos de medición de flujo de neutrones 26, una función de comparación de temperatura 31 se puede aplicar a los datos de medición de temperatura 23, y una función de comparación de conductividad 32 se puede aplicar a los datos de medición de conductividad 24.
La función de comparación de flujo de rayos gamma 29 puede comparar cada medición de flujo de rayos gamma gammameasUred del conjunto de medición externa 22, con un valor de umbral de flujo de rayos gamma correspondiente, gammathresh0|d. Los valores de umbral pueden ser elegidos, por ejemplo, de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Por ejemplo, para cada altura del núcleo del reactor 140 en donde se toman las medidas incluidas en los datos de flujo de rayos gamma 25, puede haber un valor de umbral de flujo de rayos gamma correspondiente gammathresnoid- La función de comparación de flujo de rayos gamma 29 puede producir, como una salida, valores de diferencia con base en las comparaciones de las medidas de flujo de rayos gamma gammameasured y los valores de umbral de flujo de rayos gamma gammathreshoid- De igual manera, la función de comparación de flujo de neutrones 30 puede comparar cada medición de flujo de neutrones neutronmeaSured, del conjunto de medición externa 22, con un valor de umbral de flujo de neutrones neutronthres oid correspondientes. Los valores de umbral pueden ser elegidos, por ejemplo, de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Por ejemplo, para cada altura del núcleo del reactor 140, en donde se toman las medidas incluidas en los datos de flujo de neutrones 26, puede haber un valor de umbral correspondiente, neutronthreShoid- La función de comparación de flujo de neutrones 30 puede producir, como una salida, valores de diferencia con base en las comparaciones de las medidas de flujo de neutrones neutronmeasured, y los valores de umbral de flujo de neutrones, neutronthreshoid- Además, la función de comparación de temperatura 31 puede comparar cada medición de temperatura, tempmeasured del conjunto de medición interna 21, con un valor de umbral de temperatura correspondiente, tempthreshoid- Los valores de umbral pueden ser elegidos, por ejemplo, de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Por ejemplo, para cada altura del núcleo del reactor 140, en donde se toman las medidas incluidas en los datos de temperatura 23, puede haber un valor de umbral de temperatura, tempthreshoid, correspondiente. La función de comparación de temperatura 31 puede producir, como una salida, valores de diferencia con base en las comparaciones de las medidas de temperatura, tempmeasured, y los valores de umbral de temperatura, tempthres old- De igual manera, la función de comparación de conductividad 32 puede comparar cada medida de conductividad, condmeasured, procedente del conjunto de medición interna 21, con un valor de umbral de conductividad, condt reshoid, corres ondiente. Los valores de umbral pueden elegirse, por ejemplo, de acuerdo con la preferencia del operador de una planta. Por ejemplo, para cada altura del núcleo del reactor 140 en donde se toman las medidas incluidas en los datos de conductividad 24, puede haber un valor de umbral de conductividad, condthreshoid> correspondiente. La función de comparación de conductividad 32 puede producir, como una salida, valores de diferencia con base en las comparaciones de las medidas de temperatura, condmeasured y los valores de umbral de temperatura, condthreshoid- La función de estado del núcleo puede interpretar las salidas de la función de comparación de flujo de rayos gamma 29, la función de comparación de flujo de neutrones 30, la función de comparación de temperatura 31, y la función de comparación de conductividad 32, para determinar las condiciones dentro del núcleo del reactor 140. Las condiciones determinadas pueden incluir, por ejemplo, oxidación del revestimiento, fundición del revestimiento, redistribución del núcleo, reactividad nuclear keff, un porcentaje de daño del núcleo, un nivel de temperatura y un nivel de agua dentro del núcleo del reactor.
Por lo tanto, de acuerdo con modalidades de ejemplo, se puede obtener información con respecto a un núcleo del reactor que está siendo monitoreado, incluso durante condiciones fuera de lo normal severas, tipo las asociadas con un accidente de reactor severo, utilizando medidas tomadas con dispositivos de monitoreo de un reactor construido en forma robusta, localizados en posiciones dentro y fuera del núcleo del reactor monitoreado. La información del estado del núcleo del reactor ayudará al operador de una planta a detectar, evaluar y manejar accidentes del reactor nuclear.
Aunque se han descrito en la presente invención una variedad de modalidades de ejemplo, deberá quedar entendido que son posibles otras variaciones. Dichas variaciones no se consideran como una separación del espíritu y alcance de la presente descripción, y todas de dichas modificaciones, tal como será obvio para un experto en la técnica, están proyectadas para estar incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para monitorear un estado de un núcleo del reactor incluido en un reactor nuclear, en donde el sistema comprende: un dispositivo de monitoreo interno localizado dentro del núcleo del reactor, en donde el dispositivo de monitoreo interno incluye una o más formaciones de sensores internos, cada una configurada para tomar medidas de las condiciones del núcleo del reactor en cada pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor, para generar datos de medición interna, en donde el dispositivo de monitoreo interno está configurado para proporcionar los datos de medición interna a una o más líneas de señal de datos del reactor nuclear; un dispositivo de monitoreo externo localizado en la estructura de reactor fuera del núcleo del reactor, en donde el dispositivo de monitoreo externo incluye una o más formaciones de sensores externos, configuradas cada una para tomar medidas de las condiciones del núcleo del reactor en posiciones fuera del núcleo del reactor que corresponden a cada pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor para generar datos de medición externa, y un transmisor configurado para transmitir en forma inalámbrica los datos de medición externa fuera del núcleo del reactor; y una estación de recepción configurada para recibir los datos de medición externa y los datos de medición interna, y para determinar un estado del núcleo del reactor con base en los datos de medición externa e interna recibidos.
2. El sistema tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la una o más formaciones de sensores internos, cada una está configurada para tomar medidas de al menos una de la temperatura y la conductividad del núcleo del reactor.
3. El sistema tal como se describe en la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo interno incluye además una primera caja elaborada de un material rígido que tiene un punto de fusión mayor al del acero inoxidable.
4. El sistema tal como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque la primera caja está elaborada de al menos uno de tungsteno, molibdeno, niobio o carburo de silicón .
5. El sistema tal como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque la una o más formaciones de sensores internos incluyen una formación de sensores de temperatura que incluyen una pluralidad de sensores de temperatura, que cada una corresponde a una de la pluralidad de diferentes posiciones verticales dentro del núcleo del reactor.
6. El sistema tal como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque, la una o más formaciones de sensores internos incluyen una formación de sensores de conductividad que incluyen una pluralidad de sensores de conductividad, en donde cada pluralidad de sensores de conductividad se extiende a una superficie externa de la primera caja, en donde cada pluralidad de sensores de conductividad corresponden a una de la pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor, y la primera caja incluye una pluralidad de protuberancias que se extienden hacia afuera arriba de cada pluralidad de sensores de conductividad.
7. El sistema tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo interno se localiza dentro de un tubo de sonda en el núcleo transversal (TIP) del reactor.
8. El sistema tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo interno incluye además un primer procesador de datos configurado para generar los datos de medición interna, digitalizando las medidas tomadas a través de una o más formaciones de sensores internos.
9. El sistema tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo interno incluye una línea de energía configurada para recibir energía de una fuente externa al dispositivo de monitoreo interno.
10. El sistema tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de la una o más formaciones de sensor externo está configurada para tomar medidas de al menos uno de flujo de rayos gamma y uno de flujo de neutrones del núcleo del reactor.
11. El sistema tal como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo externo incluye además una segunda caja elaborada de al menos uno de acero inoxidable, tungsteno, molibdeno, niobio y carburo de silicón.
12. El sistema tal como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque la una o más formaciones de sensores externos incluye una formación de unidades de detección que incluye una pluralidad de unidades de detección, en donde cada pluralidad de unidades de detección está configurada para medir al menos uno de un flujo de rayos gamma y un flujo de neutrones, en donde cada pluralidad de unidades de detección corresponden a una pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor.
13. El sistema tal como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo externo incluye además una unidad de energía configurada para energizar el dispositivo de monitoreo externo en forma independiente de cualquier fuente de energía externa.
14. El sistema tal como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo externo incluye además una unidad de acoplamiento configurada para fijar el dispositivo de monitoreo externo a una superficie dentro del reactor nuclear, en donde la unidad de acoplamiento incluye al menos uno de un imán, un adhesivo y un mecanismo de sujeción.
15. El dispositivo tal como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de monitoreo externo incluye además un controlador configurado para, controlar un modo de operación del dispositivo de monitoreo externo para ser uno de un modo activo y un modo en espera basado en los datos de medición externa, en donde el dispositivo de monitoreo externo está configurado para operar de modo que se utilice menos energía en el modo en espera que en el modo activo.
16. El dispositivo tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la estación receptora incluye una unidad de procesamiento de datos configurada para determinar las condiciones en el núcleo del reactor que incluyen al menos una de oxidación del revestimiento, nivel de agua, fundición del revestimiento, redistribución del núcleo, reactividad nuclear keff y temperatura, con base en al menos uno de los datos de medición externa y los datos de medición interna.
17. Un dispositivo para monitorear un núcleo del reactor en un reactor nuclear, en donde el dispositivo comprende: una caja elaborada de un material rígido que tiene un punto de fusión mayor al de acero inoxidable, en donde la primera caja está configurada para encajarse dentro de un tubo interno del núcleo del reactor; una o más formaciones de sensor dentro de la caja, en donde al menos una de las una o más formaciones de sensor están configuradas para tomar medidas de al menos la temperatura y la conductividad del núcleo del reactor en cada pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor, para generar datos de medición interna; y una o más líneas de señal interna configuradas para transferir los datos de medición interna a las líneas de señal del reactor nuclear.
18. El sistema tal como se describe en la reivindicación 17, caracterizado porque la caja está elaborada de al menos uno de tungsteno, molibdeno, niobio y carburo de silicón.
19. El dispositivo tal como se describe en la reivindicación 17, caracterizado porque la caja está configurada para encajar dentro de un tubo de sonda en el núcleo transversal (TIP) del núcleo del reactor.
20. El dispositivo tal como se describe en la reivindicación 17, caracterizado porque la una o más formaciones de sensores internos incluye una formación de sensores de conductividad que incluyen una pluralidad de sensores de conductividad, en donde cada pluralidad de sensores de conductividad se extiende hacia una superficie externa de la primera caja, cada pluralidad de sensores de conductividad corresponde a una pluralidad de diferentes regiones verticales dentro del núcleo del reactor, y la primera caja incluye una pluralidad de protuberancias que se extienden hacia afuera arriba de cada pluralidad de sensores de conductividad.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112216415A (zh) * 2020-10-21 2021-01-12 中国核动力研究设计院 中子探测器自动化撤退和投入的控制系统和控制装置
CN113409971A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 中国原子能科学研究院 核反应堆的堆芯损伤监测方法、装置、介质及电子设备

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015151267A1 (ja) * 2014-04-04 2015-10-08 株式会社日立製作所 プラント事故時運転支援装置
KR101624231B1 (ko) * 2014-11-24 2016-05-25 한국수력원자력 주식회사 원자로 온도 측정 시스템과 이를 이용한 원자로 상태 파악 방법
CN107209699B (zh) * 2014-12-31 2021-07-16 纽斯高动力有限责任公司 临界反应堆参数的远程监控
US20170140842A1 (en) 2015-11-12 2017-05-18 Westinghouse Electric Company Llc Subcritical Reactivity Monitor Utilizing Prompt Self-Powered Incore Detectors
CN106017703A (zh) * 2016-07-21 2016-10-12 国家电网公司 水轮发电机磁极螺杆连接接头的测温系统及方法
CN106531268B (zh) * 2016-10-19 2021-09-24 中国核电工程有限公司 一种用于核电厂数字化事故程序的链接布置方法
JP2019100901A (ja) * 2017-12-05 2019-06-24 株式会社東芝 監視装置および監視方法ならびに原子力施設
CN108231227A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 广东核电合营有限公司 一种核电站运行状态的监测方法、系统及存储介质
RU2698462C1 (ru) * 2018-11-01 2019-08-27 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Способ охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора и система контроля охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
US11170903B2 (en) * 2019-06-12 2021-11-09 Westinghouse Electric Company Llc Method and system to detect and locate the in-core position of fuel bundles with cladding perforations in candu-style nuclear reactors
EP4038641A1 (en) * 2019-10-04 2022-08-10 Westinghouse Electric Company Llc Devices, systems, and methods for detecting radiation with schottky diodes for enhanced in-core measurements
CN113205895A (zh) * 2021-04-26 2021-08-03 中广核工程有限公司 反应堆压力容器的中子辐照监测系统及方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS524989A (en) * 1975-07-02 1977-01-14 Hitachi Ltd Local power zone monitoring device for boiling water reactor
US4079236A (en) * 1976-03-05 1978-03-14 Westinghouse Electric Corporation Method and apparatus for monitoring the axial power distribution within the core of a nuclear reactor, exterior of the reactor
FR2385187A1 (fr) * 1977-03-23 1978-10-20 Electricite De France Dispositif de mesure de la puissance locale dans un assemblage combustible de reacteur nucleaire
NO148577C (no) 1978-03-21 1983-11-09 Scandpower As Anordning for lokal effektmaaling i et brenselelement av en kjernereaktors brenselladning
JPS56132594A (en) 1980-03-19 1981-10-16 Hitachi Ltd Monitoring system for grasping core state at accident
US4421716A (en) 1980-12-29 1983-12-20 S. Levy, Inc. Safety monitoring and reactor transient interpreter
US4521373A (en) * 1982-08-23 1985-06-04 General Electric Company Liquid level sensor
JPS61114381U (es) 1985-12-27 1986-07-19
US4774050A (en) * 1986-04-10 1988-09-27 Westinghouse Electric Corp. Axial power distribution monitor and display using outputs from ex-core detectors and thermocouples
US4990855A (en) 1989-06-19 1991-02-05 General Electric Company Conductivity probe for use in the presence of high intensity nuclear radiation
JP3079653B2 (ja) 1991-07-16 2000-08-21 住友電気工業株式会社 ダイヤモンド及び閃亜鉛鉱型化合物の合成方法
US5309485A (en) * 1992-07-06 1994-05-03 General Electric Company Core automated monitoring system
US5490184A (en) * 1994-07-21 1996-02-06 Westinghouse Electric Corporation Method and a system for accurately calculating PWR power from excore detector currents corrected for changes in 3-D power distribution and coolant density
FR2733080B1 (fr) 1995-04-11 1997-07-04 Framatome Sa Procede et dispositif de detection et de surveillance du percement du fond de la cuve d'un reacteur nucleaire
JPH10123282A (ja) 1996-10-16 1998-05-15 Toshiba Corp プラント機器状態監視装置
JPH11264887A (ja) 1998-03-17 1999-09-28 Toshiba Corp 原子炉核計装システム、このシステムを備えた原子炉出力分布監視システムおよび原子炉出力分布監視方法
US6252923B1 (en) * 1999-08-10 2001-06-26 Westinghouse Electric Company Llc In-situ self-powered monitoring of stored spent nuclear fuel
US6493412B1 (en) * 2000-10-11 2002-12-10 Westinghouse Electric Company Llc Method of calibrating exit thermocouples in a nuclear reactor
WO2003093941A2 (en) * 2002-04-30 2003-11-13 Chevron U.S.A. Inc. Temporary wireless sensor network system
US6958693B2 (en) 2002-05-24 2005-10-25 Procter & Gamble Company Sensor device and methods for using same
US7148484B2 (en) * 2003-01-24 2006-12-12 The Regents Of The University Of California Cellular telephone-based radiation sensor and wide-area detection network
US20060039524A1 (en) 2004-06-07 2006-02-23 Herbert Feinroth Multi-layered ceramic tube for fuel containment barrier and other applications in nuclear and fossil power plants
JP4723963B2 (ja) * 2005-09-15 2011-07-13 株式会社東芝 炉心冷却材温度測定装置、炉心冷却材温度測定方法および原子炉監視装置
JP2007163208A (ja) 2005-12-12 2007-06-28 Chugoku Electric Power Co Inc:The 原子炉出力測定システム
FR2914103B1 (fr) * 2007-03-19 2009-12-18 Areva Np Procede de determination de la distribution de puissance volumique du coeur d'un reacteur nucleaire
US7538724B1 (en) 2007-06-15 2009-05-26 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and system for relative tracking
US8712000B2 (en) * 2007-12-13 2014-04-29 Global Nuclear Fuel—Americas, LLC Tranverse in-core probe monitoring and calibration device for nuclear power plants, and method thereof
US8503599B2 (en) 2008-10-28 2013-08-06 General Electric Company Optical gamma thermometer
US8599987B2 (en) * 2009-10-13 2013-12-03 Westinghouse Electric Company Llc Wireless transmission of nuclear instrumentation signals
US9182290B2 (en) * 2011-12-30 2015-11-10 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Methods and apparatuses for monitoring nuclear reactor core conditions

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112216415A (zh) * 2020-10-21 2021-01-12 中国核动力研究设计院 中子探测器自动化撤退和投入的控制系统和控制装置
CN113409971A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 中国原子能科学研究院 核反应堆的堆芯损伤监测方法、装置、介质及电子设备
CN113409971B (zh) * 2021-05-28 2024-03-22 中国原子能科学研究院 核反应堆的堆芯损伤监测方法、装置、介质及电子设备

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