[發明專利]一種對反應堆信號全量程自動監測的便攜反應性儀及反應性修正方法

有效

• 申請號: 201310356224.1
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN104376884B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 范振東;陳曉亮;陳效先;別業旺
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C17/104
• 分類號: G21C17/104;G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及反應堆監測技術，具體涉及一種用于實時測量反應堆偏離臨界狀態程度的反應性儀及反應性修正方法。

背景技術

核反應堆啟動實驗和功率運行階段，都需要由反應性儀監測反應堆臨界狀態，反應堆信號的采集是否全面、數據處理是否準確直接決定了反應性儀測量的精度,同時硬件架構設計是否合理也直接影響反應性儀的可靠性及實用性。

目前應用在核電站的國內外反應性儀可以分為以下三種結構:

1.計算機主板、顯示器和信號采集板卡等整體封裝結構,雖外觀簡潔,但體積龐大,功能也較簡單,代表產品有早期壓水堆電站配備的三菱、G·M、法瑪通和西門子等公司的反應性儀,國產反應性儀的早期型號也屬于此架構。

2.信號采集機柜加計算機結構,信號采集機柜內放置有采集核反應堆的脈沖信號、電壓信號和電流信號的專用儀表,信號采集精度高,功能全面,缺點是結構復雜，體積龐大而笨重，不易存放與維護。代表產品是西屋在國內AP1000堆型上銷售的最新反應性儀。

3.數據處理器、信號調理器和便攜工控機結構,此結構中數據處理器和信號調理器或單獨封裝為一個機箱內,或與便攜工控機封裝在一起,由于便攜工控機本身仍是主板結構的計算機,無法達到筆記本電腦的輕便,同時數據處理器和信號調理器在信號的處理中多次變換,引入較大誤差和不穩定性。微電流測量這一反應性儀關鍵技術中，采用放大器自行搭建電流-電壓變換電路，再由電壓轉換為電流值，同時牽涉手動量程切換，其精度和重復性都較差，影響工作效率，更影響了反應堆參數的準確獲取和驗證。代表產品為國產反應性儀的二代三代型號。

現有反應性儀在反應堆信號采集方面無法實現全量程自動監測,核反應堆的脈沖信號、電壓信號和電流信號分段計算反應性,量程間需要手動切換,無法給出核反應堆連貫的通量水平數據。尤其在快中子堆中,落棒試驗要跨度電流量程與脈沖量程,現有反應性儀不能滿足需要。

另外，在反應堆功率水平較高，中子源強較低的情況下，在反應性數據處理中可以不考慮源項修正，但在反應堆功率較低，源強較大時，外源對反應性計算影響較大，需要考慮源項修正。傳統的反應性儀不帶有源項修正功能，在一些物理實驗中，如控制棒價值測量中，在中子通量水平較低時，由于外源的影響，導致反應性處理結果不太準確。

反應堆物理試驗中，反應性相關實驗數據的獲取具有多樣性和臨時多變特點，獲取方式主要分為信號采集和人工記錄兩種方式。信號采集的弊端是接口復雜須事先兼容，并對原系統有干擾風險,等待安全審批和接線許可費時費力；人工記錄方式的缺點是浪費科研人力，容易發生人為失誤，數據動態變化無法記錄完全等。同時,與反應堆狀態密切相關的棒位、溫度和硼濃度等信息以常見的電壓方式采集,信號多次轉換帶來較大誤差,當面向于動態刻棒等新功能時,無法符合要求。

發明內容

本發明的目的是為了克服以往反應性儀在信號獲取、反應性計算以及便攜方面的不足，提供一種可對反應堆信號全量程自動監測的便攜反應性儀及反應性修正方法。

本發明的技術方案如下：一種對反應堆信號全量程自動監測的便攜反應性儀，包括通過USB通訊電纜相連接的反應堆信號輸入部分和便攜電腦，所述的反應堆信號輸入部分通過數據接口與反應堆儀控系統連接，反應堆信號輸入部分包括用于采集通量脈沖信號的定時計數器電路、用于采集各種電壓信號的電壓采集電路、用于將電壓信號轉換為數字信號的模/數轉換電路，以及USB總線模塊；所述的反應堆信號輸入部分還與微電流測量單元通過數據總線連接，所述的微電流測量單元連接中子探測器；所述的便攜電腦內設有反應性儀軟件，所述的反應性儀軟件接收反應堆信號輸入部分傳送的數據并進行反應性運算，同時反應性儀軟件將代表核功率水平的通量脈沖和通量電壓數據進行歸一化運算,實現核功率水平的脈沖和電壓量程覆蓋。

進一步，如上所述的對反應堆信號全量程自動監測的便攜反應性儀，其中，所述的反應堆信號輸入部分還與用于拍攝儀控系統儀表圖像的攝像裝置相連接，攝像裝置所拍攝的儀表圖像通過反應堆信號輸入部分傳輸到便攜電腦的圖像識別軟件，圖像識別軟件通過識別算法讀出儀表顯示值。