[发明专利]一种核电站燃料元件包壳破损监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种核电站燃料元件包壳破损监测方法及系统，解决了现有技术中不能在线连续监测，或不能准确诊断燃料元件包壳破损形状等缺陷的技术问题，所述监测方法包括步骤：S1、在线监测获取堆芯运行状态数据和一回路冷却剂中特征核素的放射性活度浓度数据；S2、基于所述堆芯运行状态数据和放射性活度浓度数据，以及包壳破损的经验数据，进行N次循环迭代计算获得包壳破损的第N组实际诊断数据；S3、在第N组实际诊断数据与第N‑1次循环迭代计算获得的第N‑1组实际诊断数据的收敛系数小于等于预设值时，确定第N‑1组实际诊断数据为最终监测诊断结果；实现了在线连续监测和诊断燃料元件包壳是否破损及其破损性状、燃耗区域位置的技术效果。

技术领域

本发明涉及核电站燃料元件包壳完整性监测技术领域，尤其涉及一种核电站燃料元件包壳破损监测方法及系统。

背景技术

燃料元件包壳担负着包容燃料芯块裂变产物的任务。如果燃料元件包壳破损，裂变产物将通过破口释放到一回路冷却剂中，对核电厂的安全运行产生潜在影响。在运行中及时准确地判断出燃料元件包壳是否破损，破口尺寸以及破损位置对核电厂的安全运行与经济运行具有重大贡献。

现有的核电厂对燃料元件包壳破损监测的办法主要包括：总γ(射线)在线监测法、核取样系统定期取样法和啜漏试验系统监测法。这些方法既有可取之处，也存在一定的弊端，具体说明如下：

1)对于现有的“总γ(射线)在线监测法”，其在一回路水中进行γ总放射性活度测量，这是一种对一回路水中的多种核素的总放射性进行在线连续监测的方法，如果燃料元件包壳发生破损，所监测到的总γ活度会有明显升高。这种方法的优点是可以对一回路冷却剂的放射性活度连续地进行监测。但是，这种方法并不能对燃料元件包壳破损进行较为详细的在线分析，无法判断燃料元件破损的大小及燃耗情况，且容易受到活化及腐蚀产物的干扰而发生误报。

2)对于现有的“核取样系统定期取样法”，这是一种定期对一回路冷却剂进行取样并对样品进行放射性分析的方法。它的优点是对样品的分析较为细致、准确。这种方法的缺点是无法连续进行在线监测，由于取样和对样品的实验分析需要一定的时间，受到样品中核素衰变的影响，这种方法容易造成对破口的判断不够及时；同时增加了人为因素的介入，增加结果的不确定性，并且增加了核电厂集体剂量和人员意外受照风险。

3)对于现有的“啜漏试验系统监测法”，这种方法是在停堆卸料期间，分为在线定性分析和离线定量分析两种。在线定性啜漏试验是对辐照后的燃料组件进行破损泄露探测，当燃料组件升至可伸缩套筒后，通过γ探测器测量Xe-133活度以判断燃料元件包壳是否存在破损。离线定量啜漏试验针对在线定性检测确定为有破损的燃料组件时进行定量分析，这种方法利用提高燃料组件周围流体的温度使燃料棒内裂变气体压力升高，裂变气体(如Xe-133)将加速向外逸出以便于探测。该方法可以定量的判断出燃料元件包壳破口的大小。但是，这种方法并非真正的在线监测，必须要停堆开盖以后才能进行，且极为耗时，可能会延长停堆时间，对核电厂运行的经济性是非常不利。

可见，现有技术中存在不能在线连续监测，或不能准确诊断燃料元件包壳破损形状等缺陷的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的，不能在线连续监测，或不能准确诊断燃料元件包壳破损形状等缺陷的技术问题，提供一种核电站燃料元件包壳破损监测方法及系统，实现了在核电站运行期间，在线连续监测和诊断燃料元件包壳是否破损及其破损的性状、燃耗区域位置等，能够显著提高核电站运行的安全性和经济性。

一方面，本发明实施例提供了一种核电站燃料元件包壳破损监测方法，用于在核电站燃料元件包壳发生破损时，监测并诊断燃料元件包壳破损根数、破损尺寸和破损组件燃耗区域，所述监测方法包括步骤：

S1、在线监测获取堆芯运行状态数据和一回路冷却剂中特征核素的放射性活度浓度数据；