[发明专利]用于堆芯监视和保护的聚合反应堆堆芯内探测器组件

说明书

技术领域

本发明涉及堆芯内探测器组件，并且更具体地，涉及能够同时执行堆芯监视功能和堆芯保护功能的集成堆芯内探测器组件。

背景技术

核反应堆的安全操作的最重要的指标是功率峰值因数，并且为了监视功率峰值系数的值，必须连续并且精确地测量三维堆芯功率分布。用于执行核电站的堆芯监视的堆芯内探测器划分为(用于WH型核电站的)可移动型和(用于OPR1000核电站的)固定型。

可移动型堆芯内探测器能够精确地测量三维堆芯功率分布，但是由于仅周期性地测量功率分布，所以不能执行即时测量。另一方面，固定型堆芯内探测器能够执行即时测量，但是因为轴向堆芯探测器的数量被限制，并且反应时间慢且在堆芯中燃烧，所以必须周期性地用新的固定型堆芯内探测器来替换。

同时，在OPR1000核电站中使用的固定型堆芯内探测器组件在常规操作期间被插入并固定到位于核燃料组件的中心内部的导管中，并且以超过20％的额定热功率实时地监视核反应堆堆芯的中子通量分布。45个固定型堆芯内探测器组件安装在核反应堆的堆芯位置处，认为其能够监视在堆芯中的功率分布。

如图1和图2所示，传统堆芯内探测器组件10包括五个铑探测器11、一个背景探测器12、能够测量堆芯的冷却剂出口温度的两个堆芯出口热电偶(堆芯出口T/C)13、用来填充中心构件组件和探测器之间的空间的填充焊丝14、设置在内部的延伸管15以及设置在外部的保护管16。

另外，设置在每一个堆芯内探测器组件10内部的五个铑探测器11的长度为约16英寸(40cm)，并且高度分别是核燃料组件高度的10％、30％、50％、70％和90％以监视堆芯的功率分布。

同时，因为使用堆芯外探测器以计算作为主要堆芯安全参数的偏离泡核沸腾比(departurefromnucleateboilingratio)和局部功率密度，所以传统堆芯保护系统需要保守计算。在使用堆芯外探测器的情况下，因为不可能精确地测量作为核反应堆的安全操作的最重要的指标的三维堆芯功率分布，所以使用虚拟保守功率分布计算偏离泡核沸腾比和局部功率密度。

因此，如果使用安全级别的堆芯内探测器直接计算三维堆芯功率分布并且将该三维堆芯功率分布应用于堆芯保护系统，则能够获得大的停堆裕度或安全裕度。因此，已经强调了安全级别堆芯内探测器的重要性。但是，传统的铑堆芯内探测器具有如下多个缺点：它是一种具有两至三个周期(三至四年)的使用寿命的消耗型探测器，并且因为由于测量信号的时间延迟而导致它具有不确定性，所以不能用于安全系统中。

传统堆芯内探测器起到堆芯监视作用，并且堆芯外探测器起到堆芯保护作用。另外，具有两至三个周期的使用寿命的传统铑堆芯内探测器造成探测器替换成本增加，并且要求用于存储高放射性废料的空间的安全。因此，传统堆芯内探测器加重了运营核电站的负担。

同时，现有技术公开了混合型堆芯内探测器组件，其包括：铂固体探测器，该铂固体探测器具有形成在形成集电极的包壳管(claddingtube)内部的中间的发射极、连接至用于传输信号的发射极的一端的轴向电缆、以及填充在所述包壳管和与轴向电缆连接的发射极之间的空间中的绝缘体；钒探测器，该钒探测器具有形成在形成集电极的包壳管的内部的中间的发射极、连接至用于传输信号的发射电极的一端的轴向电缆、以及填充在所述包壳管和与轴向电缆连接的发射极之间的空间中的绝缘体；以及背景探测器，所述背景探测器具有形成在形成用于传输信号的集电极的包壳管内部的轴向电缆、以及填充在包壳管和轴向电缆之间的空间中的绝缘体。铂固体探测器、钒探测器和背景中子探测器一体形成。

发明内容

技术问题

因此，本发明致力于解决在现有技术中产生的上述问题，并且本发明的目的在于提供一种集成堆芯内探测器组件，其能够同时执行堆芯监视功能和堆芯保护功能，并且通过将非消耗材料或低消耗材料用作对中子反应的发射器材料，能够延长探测器的使用寿命。

技术方案

为了实现以上目的，本发明提供了能够同时执行堆芯监视功能和堆芯保护功能的集成堆芯内探测器组件，该集成堆芯内探测器组件包括：五个钒探测器和一个背景探测器，所述五个钒探测器和一个背景探测器用于执行堆芯监视功能；三个铂探测器，所述三个铂探测器设置为彼此交叠以分别使用用于执行堆芯保护功能的上部、中部和下部三个堆芯外探测器的输入算法；以及一个集成堆芯出口热电偶。

这里，三个铂探测器的长度分别是50英寸、100英寸和150英寸。