[发明专利]用于堆芯熔融物状态监测的图像重建方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电站安全领域，尤其涉及一种用于反应堆严重事故堆芯熔融物状态监测的图像重建方法、图像重建装置和监测系统。

背景技术

1979年3月28日美国三里岛核电厂事故和1986年4月26日前苏联切尔诺贝利核电厂事故的发生，打破了人们对堆芯熔化这种极小概率严重事故不可能发生的幻想。此后，人们提出了以AP1000为代表的第三代核电概念，为降低严重事故发生的概率做出了一定的努力。但是，人们对第三代核电推进并不积极，反而热衷于对现有核电站进行延寿，这些现象说明了人们对三里岛核事故和切尔诺贝利核事故正在逐渐淡忘。最终，2011年3月11日福岛严重事故的发生，再一次为人们敲响了警钟，严重事故是不可忽视的。

因此，从核安全的角度出发，应当采取一切行之有效的预防和缓解措施，确保核电厂反应堆压力容器和安全壳的完整性，确保无放射性物质向厂外泄漏，确保事故对公众和环境不造成危害，因为一旦发生严重事故，由其引发的一切后果都是不可估量的。

发生严重事故的标志性事件是反应堆堆芯严重损坏，堆芯冷却不足，裸露升温导致燃料元件熔化，最终堆芯熔融物进入压力容器下腔室，对压力容器的完整性构成严重威胁。当发生严重事故时，堆芯熔融物的状态对于跟踪事故进程，进而确定应急方案显得尤为重要。

但是，在堆芯融化时超高温、强辐射、强腐蚀等恶劣条件下，目前没有任何一种现有技术能够对堆芯状态进行准确的监测。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种反应堆严重事故堆芯熔融物状态监测方法和系统，以解决现有技术存在的不能对堆芯状态进行准确监测的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于反应堆严重事故堆芯熔融物状态监测的图像重建方法，其特征在于，包括步骤：建立监测对象的系统模型，获得宇宙射线μ子穿过监测对象的投影数据与图像之间的系统矩阵；初始化图像；获得宇宙射线μ子穿过监测对象的真实投影数据；基于初始化的图像、真实投影数据、系统矩阵对图像进行代数迭代；以及通过将代数迭代获得的堆芯熔融状态的重建图像与监测对象的系统模型相结合，获得堆芯熔融物状态的最终图像。

根据本发明的第二方面，提供了一种反应堆严重事故堆芯熔融物状态监测的图像重建装置，其特征在于，包括：用于建立监测对象的系统模型，获得宇宙射线μ子穿过监测对象的投影数据与图像之间的系统矩阵的模块；用于初始化图像的模块；用于获得宇宙射线μ子穿过监测对象的真实投影数据的模块；用于基于初始化的图像、真实投影数据、系统矩阵对图像进行代数迭代的模块；以及用于通过将代数迭代获得的堆芯熔融状态的重建图像与监测对象的系统模型相结合，获得堆芯熔融物状态的最终图像的模块。

根据本发明的第三方面，提供了一种反应堆严重事故堆芯熔融物状态监测系统，其特征在于，包括：数据采集装置，用于从监测区域采集宇宙射线μ子的角度数据与位移数据；数据处理装置，用于对数据采集装置传回的数据进行预处理，以便为图像重建做准备；以及根据本发明第二方面的图像重建装置，经过数据处理装置预处理的数据即为宇宙射线μ子穿过监测对象的真实投影数据。

与现有技术相比，根据本发明的技术方案，能够快速、准确地对堆芯状态进行监测，根据本发明的重建结果能够使得应急指挥人员及时了解准确的事故进程，进而提出更有效的事故缓解措施。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例的反应堆严重事故堆芯熔融物状态监测方法的流程图；

图2示意性地示出了根据本发明实施例的监测对象的系统模型；

图3示出了μ子与物质发生多次库伦散射的原理级示意图；

图4示出了散射密度值(λ_Lrad)与原子序数（Z）的关系的示意图；并且

图5示意性地示出了根据本发明优选实施例的反应堆严重事故堆芯熔融物状态监测系统的结构框图。

在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。

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，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。