[發明專利]用于堆芯熔融物狀態監測的圖像重建方法、裝置和系統

有效

• 申請號: 201310193743.0
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN104183286B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 劉圓圓;程建平;張春明;鄭鵬;岳會國;楊海峰
• 申請（專利權）人: 環境保護部核與輻射安全中心
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司11315
• 代理人: 許志勇

技術領域

本發明涉及核電站安全領域，尤其涉及一種用于反應堆嚴重事故堆芯熔融物狀態監測的圖像重建方法、圖像重建裝置和監測系統。

背景技術

1979年3月28日美國三里島核電廠事故和1986年4月26日前蘇聯切爾諾貝利核電廠事故的發生，打破了人們對堆芯熔化這種極小概率嚴重事故不可能發生的幻想。此后，人們提出了以AP1000為代表的第三代核電概念，為降低嚴重事故發生的概率做出了一定的努力。但是，人們對第三代核電推進并不積極，反而熱衷于對現有核電站進行延壽，這些現象說明了人們對三里島核事故和切爾諾貝利核事故正在逐漸淡忘。最終，2011年3月11日福島嚴重事故的發生，再一次為人們敲響了警鐘，嚴重事故是不可忽視的。

因此，從核安全的角度出發，應當采取一切行之有效的預防和緩解措施，確保核電廠反應堆壓力容器和安全殼的完整性，確保無放射性物質向廠外泄漏，確保事故對公眾和環境不造成危害，因為一旦發生嚴重事故，由其引發的一切后果都是不可估量的。

發生嚴重事故的標志性事件是反應堆堆芯嚴重損壞，堆芯冷卻不足，裸露升溫導致燃料元件熔化，最終堆芯熔融物進入壓力容器下腔室，對壓力容器的完整性構成嚴重威脅。當發生嚴重事故時，堆芯熔融物的狀態對于跟蹤事故進程，進而確定應急方案顯得尤為重要。

但是，在堆芯融化時超高溫、強輻射、強腐蝕等惡劣條件下，目前沒有任何一種現有技術能夠對堆芯狀態進行準確的監測。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種反應堆嚴重事故堆芯熔融物狀態監測方法和系統，以解決現有技術存在的不能對堆芯狀態進行準確監測的問題。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于反應堆嚴重事故堆芯熔融物狀態監測的圖像重建方法，其特征在于，包括步驟：建立監測對象的系統模型，獲得宇宙射線μ子穿過監測對象的投影數據與圖像之間的系統矩陣；初始化圖像；獲得宇宙射線μ子穿過監測對象的真實投影數據；基于初始化的圖像、真實投影數據、系統矩陣對圖像進行代數迭代；以及通過將代數迭代獲得的堆芯熔融狀態的重建圖像與監測對象的系統模型相結合，獲得堆芯熔融物狀態的最終圖像。

根據本發明的第二方面，提供了一種反應堆嚴重事故堆芯熔融物狀態監測的圖像重建裝置，其特征在于，包括：用于建立監測對象的系統模型，獲得宇宙射線μ子穿過監測對象的投影數據與圖像之間的系統矩陣的模塊；用于初始化圖像的模塊；用于獲得宇宙射線μ子穿過監測對象的真實投影數據的模塊；用于基于初始化的圖像、真實投影數據、系統矩陣對圖像進行代數迭代的模塊；以及用于通過將代數迭代獲得的堆芯熔融狀態的重建圖像與監測對象的系統模型相結合，獲得堆芯熔融物狀態的最終圖像的模塊。

根據本發明的第三方面，提供了一種反應堆嚴重事故堆芯熔融物狀態監測系統，其特征在于，包括：數據采集裝置，用于從監測區域采集宇宙射線μ子的角度數據與位移數據；數據處理裝置，用于對數據采集裝置傳回的數據進行預處理，以便為圖像重建做準備；以及根據本發明第二方面的圖像重建裝置，經過數據處理裝置預處理的數據即為宇宙射線μ子穿過監測對象的真實投影數據。

與現有技術相比，根據本發明的技術方案，能夠快速、準確地對堆芯狀態進行監測，根據本發明的重建結果能夠使得應急指揮人員及時了解準確的事故進程，進而提出更有效的事故緩解措施。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示意性地示出了根據本發明實施例的反應堆嚴重事故堆芯熔融物狀態監測方法的流程圖；

圖2示意性地示出了根據本發明實施例的監測對象的系統模型；

圖3示出了μ子與物質發生多次庫倫散射的原理級示意圖；

圖4示出了散射密度值(λ_Lrad)與原子序數（Z）的關系的示意圖；并且

圖5示意性地示出了根據本發明優選實施例的反應堆嚴重事故堆芯熔融物狀態監測系統的結構框圖。

在這些附圖中，使用相同的參考標號來表示相同或相似的部分。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖及具體實施例，對本發明作進一步地詳細說明。