[发明专利]一种核反应堆燃料破损在线监测报警装置

说明书

技术领域

本发明涉及核工程领域，更具体地，涉及一种核反应堆燃料破损在线监测报警装置，是一种基于非线性动力学理论及其在核反应堆运行与安全中的应用的研究所建立的具有自学习功能的智能核反应堆燃料破损在线监测报警装置。

背景技术

核能已成为我国乃至世界上能源的重要组成部分之一，因此确保核电站安全运行十分关键。核反应堆燃料包壳是核反应堆安全的第一道屏障，如果包壳发生破裂，核燃料的放射性裂变产物就会释放到一回路的冷却剂中。根据核电站运行规程，一回路冷却剂的当量碘的放射性活度超过一定限值后，机组必须停止负荷追随运行，超过更高的限值后，反应堆必须在规定时间内停堆。所以,燃料组件破损会给核电站造成经济损失。随着技术提高，核电站燃料元件破损率越来越小，但破损仍然存在。破损燃料泄漏出的放射性裂变产物使一回路水中的活度增加，并通过一回路冷却剂的微泄漏给公众健康造成不良影响。所以,元件破损问题不可忽视。传统的核电站燃料破损探测多数采用人工化学取样的分析方法。由于取样时间间隔长，不能及时发现破损。发展核燃料破损在线探测系统则能够克服传统化学取样方法的不足，连续监测燃料元件的完整性，尽早为运行人员提供堆内元件的破损情况以及破损的严重程度，从而采取必要的措施，将经济损失降低到最低限度。

于是，核反应堆燃料破损在线监测技术研发备受国内外核能工作者的关注。陈彭等研制了核电站燃料棒破损在线探测系统FDDS-1(陈彭等.核电站燃料棒破损在线探测系统研制.《原子能科学技术》.2005,第39卷(增刊),第131-135页.)。但是由于核电站系统运行工况十分复杂，致使该系统的测量误差较大，难以满足工程需要。

另外，目前大部分核反应堆燃料破损监测装置都采用固定阈值的方法设置报警值。但实际核反应堆运行经验表明，这种方法不能反映反应堆核功率变化等的影响，且人为因素影响较大，容易产生误报警和漏报警。袁彬等利用数理统计与概率分析理论提出浮动报警阈值的概念，对浮动报警阈值的设置进行了初步探讨，并提出了采用浮动阈值方法降低燃料元件包壳破损监测的误报警和漏报警的问题(袁彬等.基于浮动报警阈值的燃料元件包壳破损监测方法的分析与研究.《核动力工程》.2010,第31卷(第1期),第102-106页.)。但是，对核燃料破损阈值的研究，涉及核反应堆工程、工程热物理、安全工程、非线性动力系统、非平衡态热力学等多个学科领域，因此有必要围绕核反应堆系统非线性特征，揭示事故发生的规律，然后利用人工智能技术，综合多种相关因素，形成其破损状态的有关在线监测预报的方法。

鉴于此，有必要开发一种核反应堆燃料破损在线监测报警装置，实时准确测量反应堆放射性活度水平，在线计算分析核燃料破损状态，适时给出预警，及时采取措施，预防事故发生，确保核反应堆安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种出错率低、反应速度快、预报及时的核反应堆燃料破损在线监测报警装置。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种核反应堆燃料破损在线监测报警装置，包括探测设备、信号传输装置、人工输入接口、中央处理器、燃料破损报警控制器和报警设备，所述探测设备通过信号传输装置将所采集的信号传输给中央处理器，所述中央处理器对信号进行处理，再通过信号传输装置与燃料破损报警控制器连接，所述燃料破损报警控制器控制报警设备，具备自动监测、智能判断和自动报警的功能。

所述探测设备包括γ探测器、压力探测器、质量流量探测器和温度探测器。

所述信号传输装置包括模数转换器、数模转换器及信号传输系统，用于探测设备与中央处理器以及燃料破损报警控制器间的信号过程传输。

所述信号传输装置包括第一信号传输装置和第二信号传输装置，所述探测设备通过第一信号传输装置将所采集的信号传输给中央处理器，中央处理器通过第二信号传输装置与燃料破损报警控制器连接；所述第一信号传输装置包括模数转换器和信号传输系统；所述第二信号传输装置包括数模转换器和信号传输系统。