多熱電偶堆芯儀表組件以及監(jiān)測核反應堆的系統(tǒng)和方法
【專利說明】多熱電偶堆芯儀表組件以及監(jiān)測核反應堆的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請要求于2014年8月25日提交的韓國專利申請?zhí)?0-2014-0111106和于2014年8月25提交的韓國專利申請10-2014-0111111的優(yōu)先權益，上述案件全部內容以引用的方式并入本文中。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種多熱電偶堆芯儀表組件，以及在嚴重事故后，使用該堆芯儀表組件監(jiān)測核反應堆內部狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。通過使用在不同高度具有溫度測量點的多個熱電偶，提供核反應堆內不同高度的溫度信息，來協(xié)助更加精確地判斷該核反應堆的內部狀態(tài)。
【背景技術】
[0003]多個堆芯儀表組件(例如61個)固定安裝在核反應堆內，使得可以在三維空間中精確地測量核反應堆內的中子通量，并且能監(jiān)測核反應堆的輸出分布。堆芯儀表組件的核心元件是自給能式中子探測器，其包括吸收中子并發(fā)射信號電流的發(fā)射體。
[0004]常規(guī)的自給能式中子探測器由銠輻射物質的中子俘獲反應原理驅動。當入射到銠的中子被俘獲，其會發(fā)射高能電子。該高能電子具有足夠的能量以至于在β衰變時，使中子脫離發(fā)射體。放出的電子通過三氧化二鋁((αι203)絕緣體被收集器收集，在附接到該發(fā)射體的導體上產生正電荷。產生的正電荷形成與該發(fā)射體的中子吸收率成一定比例的電流。根據發(fā)射體的材料，中子探測器分為銠探測器，釩探測器，鈷探測器，鉑探測器。
[0005]圖1是常規(guī)堆芯儀表組件前視圖。如圖1所示，常規(guī)堆芯儀表10包括測量單元20、密封塞30、撓性軟管40和連接器。測量單元20環(huán)繞外部保護管25，彈頭式尖端(bulletnose) 26連接到測量單元20的一端。測量單元20通過導管(未示出)插入核反應堆，測量單元20的長度約為36米。
[0006]圖2是圖1沿線A-A截取的縱向橫截面圖，如圖2所示，常規(guī)堆芯儀表組件10的測量單元20被配置為包括中心管21、熱電偶22、信號補償探測器24、外部保護管25，和中子探測器27。
[0007]上述配置中，中心管21在長度方向上穿過測量單元20內部。中心管21具有與導管相同直徑的中空管形式。且中心管21的長度已基本標準化。熱電偶22包括一對具有圓形截面的電纜，即鎳鉻合金線22a和鎳鋁合金線22b用于測量反應堆內冷卻劑溫度。熱電偶22主要是K型熱電偶。中子探測器27也為具有圓形截面的電纜形式?？偣灿?個(股)中子探測器27測量核反應堆內的中子通量。單個(股)信號補償探測器24被實施為具有圓形截面的電纜形式，用于測量背景信號(噪聲)
[0008]在這種情況下，中子探測器27、熱電偶22和信號補償探測器24(以下統(tǒng)稱為“探測器”)中的每一個具有接近相同的長度和直徑。測量單元20還包括總共8個(股)用以填充空缺空間的填充電纜23，用以防止各探測器因中心管21和探測器之間的直徑差而引起的波動(fluctuat1n)，并且在中心管21和外部保護管25之間的空間中設置中子探測器27、熱電偶22和信號補償探測器24時，使每個中子探測器27被設置在期望的位置(或角度)。
[0009]在根據如上所述的常規(guī)堆芯儀表組件中，存在這樣一個問題:相對比較昂貴的堆芯儀表組件的利用率較低，因為8根填充電纜僅用于防止各個探測器的波動以及保持探測器之間的距離。
[0010]參考圖3，常規(guī)核反應堆堆芯儀表組件10插入核反應堆內，并監(jiān)測反應堆芯內的中子通量及反應堆芯上部的出口處的溫度。堆芯儀表組件10通過導管1005插入核反應堆1001內，并且使用設置在堆芯儀表組件10的末端的K型熱電偶來確定反應堆芯上部出口處的溫度^50°c )是否達到嚴重事故的條件。
[0011]也就是說，在常規(guī)堆芯儀表組件10中，如果發(fā)生嚴重事故，當反應堆芯頂部1002a受到嚴重損壞時，反應堆芯的溫度信息會全部丟失，因為只在反應堆芯頂部1002a處的測量溫度。而且，也不可能測量整個反應堆芯(包括反應堆芯的中部和底部)的冷卻、過熱、氧化和損壞狀態(tài)，反應堆堆芯的較低的一側的核反應堆容器的下腔體1001a處和下底蓋1001b處的熔融的反應堆芯的重新排列情況，以及用于監(jiān)測核反應堆容器的分離(deviat1n)狀態(tài)的溫度的直接分布情況。
[0012]因此，存在這樣一個問題:很難檢查核反應堆容器的內部狀態(tài)來以最佳的方式處理嚴重事故，以建立起處理事故的策略，如冷卻和移除氫。
[0013][現有技術文獻]
[0014][發(fā)明文獻]
[0015]韓國專利申請公布N0.10-2014-0010501，發(fā)明名稱為“用于提高中子通量探測靈敏度的堆芯儀表組件”

【發(fā)明內容】

[0016]本發(fā)明的一個目的是提供一種多熱電偶堆芯儀表組件，該多熱電偶堆芯儀表組件通過使用在不同高度具有溫度測量點的多個熱電偶，提供核反應堆內不同高度的溫度信息，來協(xié)助更加精確的判斷核反應堆的內部狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明的另一目的是提供一種多熱電偶堆芯儀表組件，該多熱電偶堆芯儀表組件通過使用具有在核反應堆內不同高度的溫度測量點的多個熱電偶替代填充電纜，提供不同高度的溫度信息，能夠使裝置的利用最大化。
[0018]本發(fā)明的又一個目的是提供一種嚴重事故后監(jiān)測核反應堆內部狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法能夠在發(fā)生嚴重事故時，監(jiān)測核反應堆堆芯的每一部分的反應堆芯的冷卻和過熱狀態(tài)，以及核反應堆容器的水位。
[0019]另外，本發(fā)明的另一目的是提供一種嚴重事故后監(jiān)測核反應堆內部狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。能夠在發(fā)生嚴重事故，和反應堆芯的正常幾何結構無法維持的損壞狀態(tài)時，監(jiān)測由于核反應堆堆芯每一部分的反應堆芯和蒸汽間的水化反應產生的氧化狀態(tài)。
[0020]另外，本發(fā)明的又一個目的是提供一種嚴重事故后監(jiān)測核反應堆內部狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法能夠在發(fā)生嚴重事故時，基于反應堆芯的每一部分的氧化量，監(jiān)測會使核反應爆炸的氫的量。
[0021]另外，本發(fā)明的又一個目的是提供一種嚴重事故后監(jiān)測核反應堆內部狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法能夠在嚴重事故發(fā)生后一段時間，監(jiān)測熔融的反應堆芯在核反應堆容器的下腔體的重新排列的狀態(tài)，以及熔融的反應堆芯可能與下底蓋分離的狀態(tài)。
[0022]本發(fā)明的一個目的通過多熱電偶堆芯儀表組件實現，其中，該多熱電偶堆芯儀表組件包括置于具有圓形截面的中心管和外部保護管之間的信號補償探測器、熱電偶、多個中子探測器，并且所述熱電偶具有在不同高度的測量點。
[0023]信號補償探測器的數量是1個，中子探測器的數量是2個，熱電偶的數量是2到5個。如果安裝4個或少于4個熱電偶，則未安裝熱電偶的空間可以用填充電纜填充。
[0024]所述熱電偶或所述填充電纜和所述中子探測器可以間隔設置。
[0025]如果在所述熱電偶上形成空缺空間，所述空缺空間可以用填充電纜填充。
[0026]每個熱電偶可以通過接合相鄰的、由不同材料制成的線而形成。
[0027]由不同材質制成的所述線可以包括鎳鉻合金線和鎳鋁合金線。
[0028]本發(fā)明的另一目的通過嚴重事故后監(jiān)測核反應堆內部狀態(tài)的系統(tǒng)來實現。該系統(tǒng)包括:堆芯儀表組件，所述堆芯儀表組件插入核反應堆內且被配置為在核反應堆內測量中子和溫度，以及診斷單元，所述診斷單元被配置為基于所述堆芯儀表組件測量的溫度來確定核反應堆的狀態(tài)，其中，所述堆芯儀表組件包括2個或多于2個熱電偶，并且2個或多于2個堆芯儀表組件按一定間隔被插入和設置在核反應堆內。
[0029]所述2個或多于2個熱電偶在長度方向上具有不同的高度。
[0030]基于由所述2個或多于2個熱電偶測量的溫度，所述診斷單元可以判斷以下各項中的至少一項:反應堆芯是否已經損壞，損壞的反應堆芯的位置，所述核反應堆內產生的氫的量，熔融的反應堆芯已經被重新排列的狀態(tài)，熔融的反應堆芯穿透核反應堆的時間。
[0031]可以基于反應堆芯的材料的氧化，以及所述材料暴露于高溫下的時間來確定以下各項中的至少一項:反應堆芯