一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，包括探測設(shè)備、信號傳輸裝置、人工輸入接口、中央處理器、燃料破損報警控制器和報警設(shè)備，所述探測設(shè)備通過信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給中央處理器，所述中央處理器對信號進行處理，再通過信號傳輸裝置與燃料破損報警控制器連接，所述燃料破損報警控制器控制報警設(shè)備。本實用新型運用中央處理器系統(tǒng)進行實時處理，反應(yīng)速度快，具有高度容錯性，能準確及時監(jiān)測、預報核反應(yīng)堆燃料破損的狀況。
【專利說明】
一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及核工程領(lǐng)域，尤其是指一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]核能已成為我國乃至世界上能源的重要組成部分之一，因此確保核電站安全運行十分關(guān)鍵。核反應(yīng)堆燃料包殼是核反應(yīng)堆安全的第一道屏障，如果包殼發(fā)生破裂，核燃料的放射性裂變產(chǎn)物就會釋放到一回路的冷卻劑中。根據(jù)核電站運行規(guī)程，一回路冷卻劑的當量碘的放射性活度超過一定限值后，機組必須停止負荷追隨運行，超過更高的限值后，反應(yīng)堆必須在規(guī)定時間內(nèi)停堆。所以，燃料組件破損會給核電站造成經(jīng)濟損失。隨著技術(shù)提高，核電站燃料元件破損率越來越小，但破損仍然存在。破損燃料泄漏出的放射性裂變產(chǎn)物使一回路水中的活度增加，并通過一回路冷卻劑的微泄漏給公眾健康造成不良影響。所以，元件破損問題不可忽視。傳統(tǒng)的核電站燃料破損探測多數(shù)采用人工化學取樣的分析方法。由于取樣時間間隔長，不能及時發(fā)現(xiàn)破損。發(fā)展核燃料破損在線探測系統(tǒng)則能夠克服傳統(tǒng)化學取樣方法的不足，連續(xù)監(jiān)測燃料元件的完整性，盡早為運行人員提供堆內(nèi)元件的破損情況以及破損的嚴重程度，從而采取必要的措施，將經(jīng)濟損失降低到最低限度。
[0003]于是，核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測技術(shù)研發(fā)備受國內(nèi)外核能工作者的關(guān)注。陳彭等研制了核電站燃料棒破損在線探測系統(tǒng)roDS-1(陳彭等.核電站燃料棒破損在線探測系統(tǒng)研制.《原子能科學技術(shù)》.2005，第39卷(增刊)，第131-135頁.)。但是由于核電站系統(tǒng)運行工況十分復雜，致使該系統(tǒng)的測量誤差較大，難以滿足工程需要。
[0004]另外，目前大部分核反應(yīng)堆燃料破損監(jiān)測裝置都采用固定閾值的方法設(shè)置報警值。但實際核反應(yīng)堆運行經(jīng)驗表明，這種方法不能反映反應(yīng)堆核功率變化等的影響，且人為因素影響較大，容易產(chǎn)生誤報警和漏報警。袁彬等利用數(shù)理統(tǒng)計與概率分析理論提出浮動報警閾值的概念，對浮動報警閾值的設(shè)置進行了初步探討，并提出了采用浮動閾值方法降低燃料元件包殼破損監(jiān)測的誤報警和漏報警的問題(袁彬等.基于浮動報警閾值的燃料元件包殼破損監(jiān)測方法的分析與研究.《核動力工程》.2010，第31卷(第I期)，第102-106頁.)。但是，對核燃料破損閾值的研究，涉及核反應(yīng)堆工程、工程熱物理、安全工程、非線性動力系統(tǒng)、非平衡態(tài)熱力學等多個學科領(lǐng)域，因此有必要圍繞核反應(yīng)堆系統(tǒng)非線性特征，揭示事故發(fā)生的規(guī)律，然后利用人工智能技術(shù)，綜合多種相關(guān)因素，形成其破損狀態(tài)的有關(guān)在線監(jiān)測預報的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點，提供一種出錯率低、反應(yīng)速度快、預報及時的核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案為:一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，包括探測設(shè)備、信號傳輸裝置、人工輸入接口、中央處理器、燃料破損報警控制器和報警設(shè)備，所述探測設(shè)備通過信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給中央處理器，所述中央處理器對信號進行處理，再通過信號傳輸裝置與燃料破損報警控制器連接，所述燃料破損報警控制器控制報警設(shè)備。
[0007]所述探測設(shè)備包括γ探測器、壓力探測器、質(zhì)量流量探測器和溫度探測器。
[0008]所述信號傳輸裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及信號傳輸系統(tǒng)，用于探測設(shè)備與中央處理器以及燃料破損報警控制器間的信號過程傳輸。
[0009]所述信號傳輸裝置包括第一信號傳輸裝置和第二信號傳輸裝置，所述探測設(shè)備通過第一信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給中央處理器，中央處理器通過第二信號傳輸裝置與燃料破損報警控制器連接;所述第一信號傳輸裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號傳輸系統(tǒng)；所述第二信號傳輸裝置包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和信號傳輸系統(tǒng)。
[0010]所述中央處理器包括數(shù)據(jù)預處理模塊、數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊、自學習模塊、放射性活度分析模塊及輸出模塊;所述數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊分別與數(shù)據(jù)預處理模塊、自學習模塊、放射性活度分析模塊、輸出模塊、報警設(shè)備一一對應(yīng)相接。
[0011]所述燃料破損報警控制器為智能型報警器，同時設(shè)置有用于手動觸發(fā)和/或智能觸發(fā)報警設(shè)備的手動報警按鈕。
[0012]所述報警設(shè)備包括報警聯(lián)動反應(yīng)堆控制防護系統(tǒng)、燃料破損事故廣播、報警電話、聲光警報和燃料破損報警記錄裝置。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0014]1、本裝置反應(yīng)時間短，有利于實現(xiàn)準確、及時的反應(yīng)堆核燃料破損狀態(tài)預警。
[0015]2、本裝置根據(jù)可測的系統(tǒng)參數(shù)動態(tài)設(shè)置實時的燃料破損報警閾值，準確的給出燃料破損狀態(tài)。
[0016]3、本裝置能夠分析當前堆芯燃料破損狀況以及放射性活度發(fā)展趨勢，為事故預防和事故救援工作提供強有力的理論基礎(chǔ)，大大增強預警系統(tǒng)的可靠性和科學性。
[0017]4、本裝置設(shè)置人工輸入接口，可結(jié)合較為精確的核電站定期人工化學取樣分析結(jié)果，即核電站定期抽取一回路的冷卻劑測量冷卻劑中放射性裂變產(chǎn)物的放射性活度，通過人工輸入接口將定期人工化學取樣分析結(jié)果不斷存入數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊中，以便豐富監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，滿足在線實時測量，也可以滿足測量的精度，在線實時監(jiān)測核燃料破損狀態(tài)。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置的原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合兩個具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0020]實施例1
[0021]本實施例所述的核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，包括:探測設(shè)備、信號傳輸裝置、中央處理器、核燃料破損報警控制器和報警設(shè)備，其中探測設(shè)備通過信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給中央處理器，中央處理器對信號進行處理，再通過信號傳輸裝置與核燃料破損報警控制器連接，核燃料破損報警控制器控制報警設(shè)備。
[0022]所述中央處理器包括數(shù)據(jù)預處理模塊、數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊、自學習模塊、放射性活度分析模塊及輸出模塊。如圖1所示，探測設(shè)備通過信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給數(shù)據(jù)預處理模塊，數(shù)據(jù)預處理模塊對收集的信號進行篩選，剔除一些錯誤的數(shù)據(jù)后，再將其有序地存入數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊中。同時，由放射性活度分析模塊根據(jù)預處理篩選來得數(shù)據(jù)經(jīng)放射性活度計算模型實時計算出相應(yīng)的放射性活度值，判斷核燃料破損是否發(fā)生的，并由輸出模塊顯示出來，在本實施例中輸出模塊的顯示方式是用戶界面。
[0023]所述探測設(shè)備包括各種傳感器和探測器，具體為γ探測器、壓力探測器、質(zhì)量流量探測器和溫度探測器;實時采集現(xiàn)場的核反應(yīng)堆運行參數(shù)，并將其作為堆芯燃料狀態(tài)的預測參數(shù)，經(jīng)信號傳輸裝置輸送到中央處理器中。
[0024]所述中央處理器再將這些數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)預處理模塊進行預處理，剔除一些錯誤的數(shù)據(jù)后，有序地存入數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊內(nèi)。
[0025]放射性活度分析模塊對預處理篩選而來的數(shù)據(jù)進行計算，而且運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將放射性活度分布變化趨勢引入計算規(guī)則中，訓練得到放射性活度計算模型，實時計算出相應(yīng)的放射性活度值，做出核燃料破損是否發(fā)生的判斷。一旦發(fā)現(xiàn)核燃料破損可能發(fā)生，馬上進行堆芯定位，并由輸出模塊顯示出來。
[0026]所述燃料破損報警控制器為智能型報警器，同時設(shè)置有用于手動觸發(fā)和/或智能觸發(fā)報警設(shè)備的手動報警按鈕，且報警閾值與實時測量參數(shù)之間的非線性關(guān)系通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行建模，已建的數(shù)學模型能夠根據(jù)實測數(shù)據(jù)實時設(shè)置報警閾值。
[0027]所述報警設(shè)備包括報警聯(lián)動反應(yīng)堆控制防護系統(tǒng)、燃料破損事故廣播、報警電話、聲光警報和燃料破損報警記錄裝置。
[0028]用戶可根據(jù)界面動態(tài)放射性活度云圖顯示和基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)閾值決定是否給出警報信號，通過手動報警按鈕人為地對報警控制器做出反應(yīng)使報警設(shè)備做出有效的控制動作;或當監(jiān)測得到堆芯某一處放射性活度值小于系統(tǒng)智能設(shè)定的放射性活度限值時，通過系統(tǒng)智能處理將預警判斷經(jīng)信號傳輸裝置發(fā)送給報警控制器觸發(fā)警報，使報警反應(yīng)在無人操作時也能有效的實施;報警實施同時將燃料破損發(fā)展的預測情況及處理決策顯示于用戶界面，供操作人員參考。
[0029]同時，對系統(tǒng)每一次所做出的燃料破損判斷和報警準確率反饋回數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊，經(jīng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將反饋的數(shù)據(jù)進行自學習，使裝備具有自學習功能，不斷修正樣本集和計算模型，進而完善此核反應(yīng)堆燃料破損監(jiān)測警報系統(tǒng)，提高核反應(yīng)堆燃料破損狀態(tài)預測預報的準確性和及時性。
[0030]用戶界面設(shè)置人工輸入接口，可結(jié)合較為精確的核電站定期人工化學取樣分析結(jié)果，即核電站定期抽取一回路的冷卻劑測量冷卻劑中放射性裂變產(chǎn)物的放射性活度，通過人工輸入接口將定期人工化學取樣分析結(jié)果不斷存入數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊中，以便豐富監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，使得所述自學習模塊不斷根據(jù)最新的準確數(shù)據(jù)自我學習、完善與修正，得到更為準確的智能計算模型。
[0031 ]所述信號傳輸裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及信號傳輸系統(tǒng)，用于探測設(shè)備與中央處理器以及燃料破損報警控制器間的信號過程傳輸。
[0032]實施例2
[0033]與實施例1不同的是本實施例所述的信號傳輸裝置包括第一信號傳輸裝置和第二信號傳輸裝置;探測設(shè)備通過第一信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給中央處理器，中央處理器通過第二信號傳輸裝置與燃料破損報警控制器連接;第一信號傳輸裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號傳輸系統(tǒng);第二信號傳輸裝置包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和信號傳輸系統(tǒng)。
[0034]以上所述之實施例子只為本實用新型之較佳實施例，并非以此限制本實用新型的實施范圍，故凡依本實用新型之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，其特征在于:包括探測設(shè)備、信號傳輸裝置、人工輸入接口、中央處理器、燃料破損報警控制器和報警設(shè)備，所述探測設(shè)備通過信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給中央處理器，所述中央處理器對信號進行處理，再通過信號傳輸裝置與燃料破損報警控制器連接，所述燃料破損報警控制器控制報警設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，其特征在于:所述探測設(shè)備包括γ探測器、壓力探測器、質(zhì)量流量探測器和溫度探測器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，其特征在于:所述信號傳輸裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及信號傳輸系統(tǒng)，用于探測設(shè)備與中央處理器以及燃料破損報警控制器間的信號過程傳輸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，其特征在于:所述信號傳輸裝置包括第一信號傳輸裝置和第二信號傳輸裝置，所述探測設(shè)備通過第一信號傳輸裝置將所采集的信號傳輸給中央處理器，中央處理器通過第二信號傳輸裝置與燃料破損報警控制器連接;所述第一信號傳輸裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號傳輸系統(tǒng);所述第二信號傳輸裝置包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和信號傳輸系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，其特征在于:所述中央處理器包括數(shù)據(jù)預處理模塊、數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊、自學習模塊、放射性活度分析模塊及輸出模塊;所述數(shù)據(jù)庫存儲管理模塊分別與數(shù)據(jù)預處理模塊、自學習模塊、放射性活度分析模塊、輸出模塊、報警設(shè)備一一對應(yīng)相接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，其特征在于:所述燃料破損報警控制器為智能型報警器，同時設(shè)置有用于手動觸發(fā)和/或智能觸發(fā)報警設(shè)備的手動報警按鈕。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆燃料破損在線監(jiān)測報警裝置，其特征在于:所述報警設(shè)備包括報警聯(lián)動反應(yīng)堆控制防護系統(tǒng)、燃料破損事故廣播、報警電話、聲光警報和燃料破損報警記錄裝置。
【文檔編號】G08B21/12GK205621238SQ201620228378
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】蔡杰進, 譚智雄
【申請人】華南理工大學