[发明专利]核电站一回路压力边界泄漏监测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电站辐射泄漏监测，更具体地说，涉及一种核电站一回路压力边界泄漏监测方法和系统。

背景技术

核电站依靠放射性物质裂变释放的裂变能发电。核燃料在反应堆压力容器内不断的发生链式裂变反应，放出大量的热能。这些热能由一回路中循环的冷却剂带到蒸汽发生器，使得二回路的循环水汽化，从而推动汽轮机做功。核电站正常运行时，一回路冷却剂通常处于高温高压状态，一旦一回路压力边界发生泄漏，会造成冷却剂的大量汽化和外泄，如果不及时采取措施，甚至可能引发失水事故(LOCA，Lost of coolant accident)。因此，对一回路压力边界完整性的监测十分重要。

失水事故(LOCA)即失去一回路冷却剂，主要由以下原因引起：一回路一根管道或辅助系统的管道破裂；一回路或辅助系统管道上的阀门意外打开或不能关闭；输送一回路介质的泵的轴封或阀杆泄漏。失水事故的后果随着破口的大小、位置和装置的初始状态的不同而不同，大体可分为：微小破口，能通过化学和容积控制系统得到补偿；小破口，能通过高压安注系统得到补偿；中破口，导致一回路压力大幅下降的，但在很长一段时间内一会仍然保持有压状态，该压力不由安全壳内压力决定；大破口，引起一回路压力迅速下降至等于安全壳内的压力。

一回路为反应堆冷却剂系统的一部分，包括反应堆压力容器、蒸汽发生器的主冷却剂侧、主泵和稳压器，其中反应堆压力容器包括控制棒驱动机械套管，稳压器上接有卸压阀、安全阀、喷淋阀和波动管。

监测一回路压力边界完整性的方法很多，其中放射性监测法是最为灵敏的方法之一，往往可以在泄漏事故发生的早期给出报警。该方法是对安全壳大气的放射性进行监测：当一回路压力边界无破损时，安全壳大气的放射性较低；一旦发生破损，带有大量放射性物质的一回路冷却剂会从破口泄漏，并迅速汽化，使得安全壳大气中的放射性明显升高。所以，辐射探测器监测到安全壳大气放射性的明显升高，意味着一回路压力边界可能发生破损。

安全壳是包容反应堆冷却剂系统和一些重要的安全系统、防止在反应堆失水事故和严重事故下放射性物质向环境释放、并保护反应堆冷却剂承压边界和安全系统抗御外部事件的构筑物。用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器，顶部呈半球形。安全壳强度是按抗震I类设计。

图1为现有核电站安全壳大气辐射监测系统的结构图，系统采用对安全壳大气样品中气溶胶、碘和惰性气体进行活度检测的技术方案，已经被广泛应用于我国现有的核电站中。系统包括气溶胶的过滤和收集装置101、碘的过滤和收集装置102、惰性气体收集装置103以及分别设置在上述三个装置上的第一辐射监测探头104、第二辐射监测探头105、第三辐射监测探头106；系统还包括对上述三个辐射监测探头测量的活度进行处理并将结果输出的信号处理装置107、取样泵108和止回阀109。其中101-108设置在安全壳200外辅助厂房内，统称为取样装置；止回阀109设置在安全壳200内。该方案具体流程如下：

(1)大气样品在安全壳200内获得；

(2)大气样品经过至辅助厂房内的取样装置；取样装置安装在整体设备支架上；样品首先分别通过气溶胶和碘的过滤和收集装置101和102，分别通过第一和第二辐射监测探头104和105探测气溶胶和碘因衰变而释放出的能量以转换成电信号输出到信号处理装置107，同时过滤掉样品中的灰尘、气溶胶和碘，以免对之后惰性气体活度的监测造成影响；信号处理装置107根据接收到上述电信号，计算出气溶胶和碘相应的活度；

3)之后样品被引入惰性气体收集装置103中，第三辐射监测探头106探测惰性气体因衰变而释放出的能量以转换成电信号输出到信号处理装置107，信号处理装置107根据接收到的上述电信号生成惰性气体的活度；

4)样品经由取样泵108和一个止回阀109后抽回安全壳200内。

上述现有技术的缺陷：

由于核电技术发展迅速，核燃料的制造工艺也得到了很大的提高。正常情况下，在核电站一回路发生泄漏时，一回路冷却剂含有的燃料元件的裂变产物几乎没有。这就使得用气溶胶、碘、惰性气体的辐射监测方法很难快速、准确地监测一回路压力边界的泄漏。

发明内容

针对现有核电站安全壳大气辐射监测系统对气溶胶、碘和惰性气体的监测未能快速、准确地监测一回路压力边界泄漏的缺陷，提供一种核电站一回路压力边界泄漏监测方法和系统。