[發明專利]用于堆芯監視和保護的聚合反應堆堆芯內探測器組件

在審

• 申請號: 201380076892.7
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN105247619A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 車均皓;申好澈;李桓守;洪淳冠;文相來;金湧培
• 申請（專利權）人: 韓國水力原子力株式會社
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;劉久亮

技術領域

本發明涉及堆芯內探測器組件，并且更具體地，涉及能夠同時執行堆芯監視功能和堆芯保護功能的集成堆芯內探測器組件。

背景技術

核反應堆的安全操作的最重要的指標是功率峰值因數，并且為了監視功率峰值系數的值，必須連續并且精確地測量三維堆芯功率分布。用于執行核電站的堆芯監視的堆芯內探測器劃分為(用于WH型核電站的)可移動型和(用于OPR1000核電站的)固定型。

可移動型堆芯內探測器能夠精確地測量三維堆芯功率分布，但是由于僅周期性地測量功率分布，所以不能執行即時測量。另一方面，固定型堆芯內探測器能夠執行即時測量，但是因為軸向堆芯探測器的數量被限制，并且反應時間慢且在堆芯中燃燒，所以必須周期性地用新的固定型堆芯內探測器來替換。

同時，在OPR1000核電站中使用的固定型堆芯內探測器組件在常規操作期間被插入并固定到位于核燃料組件的中心內部的導管中，并且以超過20％的額定熱功率實時地監視核反應堆堆芯的中子通量分布。45個固定型堆芯內探測器組件安裝在核反應堆的堆芯位置處，認為其能夠監視在堆芯中的功率分布。

如圖1和圖2所示，傳統堆芯內探測器組件10包括五個銠探測器11、一個背景探測器12、能夠測量堆芯的冷卻劑出口溫度的兩個堆芯出口熱電偶(堆芯出口T/C)13、用來填充中心構件組件和探測器之間的空間的填充焊絲14、設置在內部的延伸管15以及設置在外部的保護管16。

另外，設置在每一個堆芯內探測器組件10內部的五個銠探測器11的長度為約16英寸(40cm)，并且高度分別是核燃料組件高度的10％、30％、50％、70％和90％以監視堆芯的功率分布。

同時，因為使用堆芯外探測器以計算作為主要堆芯安全參數的偏離泡核沸騰比(departurefromnucleateboilingratio)和局部功率密度，所以傳統堆芯保護系統需要保守計算。在使用堆芯外探測器的情況下，因為不可能精確地測量作為核反應堆的安全操作的最重要的指標的三維堆芯功率分布，所以使用虛擬保守功率分布計算偏離泡核沸騰比和局部功率密度。

因此，如果使用安全級別的堆芯內探測器直接計算三維堆芯功率分布并且將該三維堆芯功率分布應用于堆芯保護系統，則能夠獲得大的停堆裕度或安全裕度。因此，已經強調了安全級別堆芯內探測器的重要性。但是，傳統的銠堆芯內探測器具有如下多個缺點：它是一種具有兩至三個周期(三至四年)的使用壽命的消耗型探測器，并且因為由于測量信號的時間延遲而導致它具有不確定性，所以不能用于安全系統中。

傳統堆芯內探測器起到堆芯監視作用，并且堆芯外探測器起到堆芯保護作用。另外，具有兩至三個周期的使用壽命的傳統銠堆芯內探測器造成探測器替換成本增加，并且要求用于存儲高放射性廢料的空間的安全。因此，傳統堆芯內探測器加重了運營核電站的負擔。

同時，現有技術公開了混合型堆芯內探測器組件，其包括：鉑固體探測器，該鉑固體探測器具有形成在形成集電極的包殼管(claddingtube)內部的中間的發射極、連接至用于傳輸信號的發射極的一端的軸向電纜、以及填充在所述包殼管和與軸向電纜連接的發射極之間的空間中的絕緣體；釩探測器，該釩探測器具有形成在形成集電極的包殼管的內部的中間的發射極、連接至用于傳輸信號的發射電極的一端的軸向電纜、以及填充在所述包殼管和與軸向電纜連接的發射極之間的空間中的絕緣體；以及背景探測器，所述背景探測器具有形成在形成用于傳輸信號的集電極的包殼管內部的軸向電纜、以及填充在包殼管和軸向電纜之間的空間中的絕緣體。鉑固體探測器、釩探測器和背景中子探測器一體形成。

發明內容

技術問題

因此，本發明致力于解決在現有技術中產生的上述問題，并且本發明的目的在于提供一種集成堆芯內探測器組件，其能夠同時執行堆芯監視功能和堆芯保護功能，并且通過將非消耗材料或低消耗材料用作對中子反應的發射器材料，能夠延長探測器的使用壽命。

技術方案

為了實現以上目的，本發明提供了能夠同時執行堆芯監視功能和堆芯保護功能的集成堆芯內探測器組件，該集成堆芯內探測器組件包括：五個釩探測器和一個背景探測器，所述五個釩探測器和一個背景探測器用于執行堆芯監視功能；三個鉑探測器，所述三個鉑探測器設置為彼此交疊以分別使用用于執行堆芯保護功能的上部、中部和下部三個堆芯外探測器的輸入算法；以及一個集成堆芯出口熱電偶。

這里，三個鉑探測器的長度分別是50英寸、100英寸和150英寸。