一种用于检测核电站反应堆压力容器水位的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于检测核电站反应堆压力容器水位的装置和方法，该装置包括用于获取堆芯出口冷却剂的过冷度信号和主泵状态信号的堆芯冷却监测仪；用于接收所述过冷度信号,并识别所述过冷度信号所处的温度区间的堆芯冷却状态识别模块；用于根据所述主泵状态信号和所述过冷度信号所处的温度区间，计算得到预测压力容器水位的压力容器水位预测模块，本发明专利技术通过对压力容器水位的预测，实现了对压力容器水位的持续监测，为操纵员正确判断压力容器水装置恶化程度提供了手段；本发明专利技术同时提出根据压力容器水位判断燃料包壳温度的恶化程度，弥补了燃料包壳温度无法直接测量的不足，为操纵员正确判断堆芯冷却状态，进而采取有效缓解措施提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核安全
，特别涉及一种针对压水堆核电站的根据堆芯出口冷却剂过冷度预测压力容器水位的方法和装置。
技术介绍
压水堆核电站一般通过稳压器水位仪表检测一回路水装量，而在实际应用中，如果压力容器内冷却剂为汽液两相，则稳压器水位并不能真实反映一回路实际的水装量，错误的水装量信息可能导致操纵员对堆芯冷却状态的错误诊断，进而影响事故处理进程，使事故朝向恶化的方向发展。目前压力容器水位监测仪表根据类型的不同，主要分以下几种：(1)通过测量压力容器底部与顶部的差压，或热管段与压力容器底部的差压实现压力容器水位测量；(2)利用稳态导向管，通过热辐射实现压力容器上腔室的水位测量；(3)测量空泡份额和压力容器顶盖内的冷却剂温度；(4)使用热电偶测量固定水位。其中，由于空泡份额的测量较难直接实现，通过热辐射测量水位并不能覆盖压力容器低于热管段的部分，所以使用较多的方案是通过测量压力容器底部和顶部的差压实现压力容器水位测量，以及使用热电偶测量固定的压力容器水位值。核电站安全法规要求在发生一回路小破口，冷却剂失流事故时，燃料包壳温度不能超过1204℃，以确保堆芯不会融化。受限于目前技术水平，燃料包壳温度无法直接测量，因此，尚未有供操纵员使用的能直接判断燃料包壳温度恶化程度的装置。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：在使用测量压力容器底部和顶部的差压实现压力容器水装量监测的方法中，使用了两列测量的压力容器底部的引压管线独立连接至压力容器底部中心处。但是由于这两列压力容器水位测量共用引压管线，所以不能实现这两列的完全冗余，不能够完全满足单一故障准则，使得操纵员无法对压力容器水位实施有效监测。在使用热电偶测量固定水位的方法中，压力容器水位的测量结果是离散的，不能连续反映水位的变化趋势。同时，测量结果也受探测端安装的数量及位置的限制。以上两种方法中均未提供监测燃料包壳温度恶化程度的手段。
技术实现思路
本专利技术针对在压力容器水位测量系统因排气管破口或其它原因失效时，压力容器水装量恶化程度判断不准确和燃料包壳温度无法直接测量的问题，提供了一种用于检测核电站反应堆压力容器水位的装置和方法。本专利技术就上述技术问题而提出的技术方案如下：本专利技术提供了一种用于检测核电站反应堆压力容器水位的装置，根据堆芯出口冷却剂过冷度预测所述水位，所述装置包括：堆芯冷却监测仪：连接所述压力容器，用于获取堆芯出口冷却剂的过冷度信号和主泵状态信号；堆芯冷却状态识别模块，连接堆芯冷却监测仪，用于接收所述过冷度信号，并识别所述过冷度信号所处的温度区间；压力容器水位预测模块，连接所述堆芯冷却状态识别模块和堆芯冷却监测仪，接收所述主泵状态信号，并根据所述主泵状态信号和所述过冷度信号所处的温度区间，计算得到预测压力容器水位；压力容器水位显示模块，连接所述压力容器水位预测模块，用于显示所述预测压力容器水位。根据上述装置，所述压力容器水位预测模块包括存储模块，接收模块，查询模块；存储模块用于建立主泵状态信号和过冷度信号所处的温度区间的对应关系表，所述主泵状态信号包括至少一台主泵的开启或者关闭信号，所述过冷度信号所处的温度区间包括4个不同温度区间；接收模块用于接收所述过冷度信号所处的其中之一的温度区间信号以及至少一主泵开启或关闭信号；查询模块用于根据所接收的其中之一的温度区间信号以及主泵开启或关闭信号查询所述关系表，得到所述预测压力容器水位。根据上述装置，所述4个不同温度区间包括：堆芯出口冷却剂的过冷度<-ε(堆芯出口冷却剂的过冷度测量的不确定度)时，表明堆芯冷却剂处于绝对过热状态，压力容器排空；-ε≤堆芯出口冷却剂的过冷度<ε时，表明堆芯冷却剂处于汽液两相阶段；ε≤堆芯出口冷却剂的过冷度<ε+SC1(考虑不凝气体进入压力容器对堆芯出口冷却剂的过冷度引入的附加误差)，表明只有当不凝气体进入压力容器內时，堆芯冷却剂的过冷边界才可能不丧失；ε+SC1≤堆芯出口冷却剂的过冷度，表明堆芯冷却剂的过冷边界未丧失。其中：ε为堆芯出口冷却剂的过冷度测量的不确定度，堆芯出口冷却剂的过冷度>ε表明堆芯冷却剂仍未失去过冷边界；SC1为考虑不凝气体进入压力容器对堆芯出口冷却剂的过冷度引入的附加误差。根据上述装置，所述装置还包括选择开关，分别连接所述压力容器水位预测模块，所述压力容器水位显示模块和所述堆芯冷却监测仪，所述堆芯冷却监测仪还用于获取实测压力容器水位信号和压力容器水位测量可用状态信号，所述选择开关用于接收实测压力容器水位信号和压力容器水位测量可用状态信号，在所述压力容器水位测量可用状态信号正常时，所述选择开关用于将实测压力容器水位信号传输给所述压力容器水位显示模块；在所述压力容器水位测量可用状态信号故障时，通过所述选择开关用于将所述预测压力容器水位信号传输给所述压力容器水位显示模块。根据上述装置，所述装置还包括一回路压力测量仪，安装在一回路中，用于测量一回路的压力信号，临界水位判断模块，连接所述选择开关，用于接收并判断所述选择开关输出的压力容器水位信号是否低于第一预设条件；计算模块：分别连接所述临界水位判断模块，堆芯冷却监测仪和一回路压力测量仪，用于分别接收压力容器水位信号和一回路压力信号、所述主泵状态信号以及一回路压力信号，并判断所述压力容器水位信号是否满足所述第一预设条件，所述一回路压力信号是否满足第二预设条件，以及所述主泵状态信号是否满足第三预设条件，并在所述压力容器水位信号、一回路压力信号以及主泵状态信号同时满足相应的预设条件时，发出报警信号；报警模块：连接所述计算模块，用于接收所述报警信号，指示燃料包壳温度超过预设温度，防止燃料包壳因高温而恶化。根据上述装置，所述第一预设条件为所述压力容器水位信号低于临界水位，所述临界水位是在一回路特定压力下燃料包壳温度达到一预设温度时所对应的压力容器水位，所述临界水位随一回路压力变化而变化；所述第二预设条件为获取的所述一回路压力低于主蒸汽安全阀的整定压力；所述第三预设条件为所述主泵状态信号表示所有主泵停运时的状态。根据上述装置，所述预设温度为1204℃。根据上述装置，所述压力容器水位信号来源于所述预测压力容器水位信号或实测压力容器水位信号，所述选择开关还用于根据所述压力容器水位测量可用状态信号,选择将所述预测压力容器水位信号或实测压力容器水位信号传输至临界水位判断模块。根据上述装置，所述选择开关在所述压力容器水位测量可用状态信号正常时，将实测压力容器水位信号传输给所述临界水位判断模块；所述选择开关在所述压力容器水位测量可用状态信号故障时，将预测压力容器水位信号传输给所述临界水位判断模块。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过堆芯冷却监测仪获取过冷度信号、主泵状态信号、实测压力容器水位信号和压力容器测量可用状态信号，然后根据过冷度信号和主泵状态信号计算得到预测压力容器水位，根据压力容器测量可用状态信号，由选择开关选择输出实测压力容器水位或预测压力容器水位，实现了对压力容器水位的持续监测，为操纵员正确判断压力容器水装量恶化程度提供手段；通过临界水位判断模块、堆芯冷却监测仪和一回路压力测量仪来接收压力容器水位信号、主泵状态信号和一回路压力信号，然后当获取的压力容器水位信号满足第一预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测核电站反应堆压力容器水位的装置，根据堆芯出口冷却剂过冷度预测所述水位，其特征在于，所述装置包括：堆芯冷却监测仪，与所述压力容器连接，用于获取堆芯出口冷却剂的过冷度信号和主泵状态信号；堆芯冷却状态识别模块,连接所述堆芯冷却监测仪，用于接收所述过冷度信号,并识别所述过冷度信号所处的温度区间；压力容器水位预测模块，连接所述堆芯冷却状态识别模块和堆芯冷却监测仪，接收所述主泵状态信号，并根据所述主泵状态信号和所述过冷度信号所处的温度区间，计算得到预测压力容器水位。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测核电站反应堆压力容器水位的装置，根据堆芯出口冷却剂过冷度预测所述水位，其特征在于，所述装置包括：堆芯冷却监测仪，与所述压力容器连接，用于获取堆芯出口冷却剂的过冷度信号和主泵状态信号；堆芯冷却状态识别模块,连接所述堆芯冷却监测仪，用于接收所述过冷度信号,并识别所述过冷度信号所处的温度区间；压力容器水位预测模块，连接所述堆芯冷却状态识别模块和堆芯冷却监测仪，接收所述主泵状态信号，并根据所述主泵状态信号和所述过冷度信号所处的温度区间，计算得到预测压力容器水位。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置还包括：压力容器水位显示模块，连接所述压力容器水位预测模块，用于显示所述预测压力容器水位。3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述压力容器水位预测模块包括存储模块，接收模块，查询模块；存储模块用于建立主泵状态信号和过冷度信号所处的温度区间的对应关系表，所述主泵状态信号包括至少一台主泵的开启或者关闭信号，所述过冷度信号所处的温度区间包括4个不同温度区间；接收模块用于接收所述过冷度信号所处的其中之一的温度区间信号以及至少一主泵开启或关闭信号；查询模块用于根据所接收的其中之一的温度区间信号以及主泵开启或关闭信号查询所述关系表，得到所述预测压力容器水位。4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述4个不同温度区间包括：堆芯出口冷却剂的过冷度<-ε时，表明堆芯冷却剂处于绝对过热状态；-ε≤堆芯出口冷却剂的过冷度<ε时，表明堆芯冷却剂处于汽液两相阶段；ε≤堆芯出口冷却剂的过冷度<ε+SC1，表明只有当不凝气体进入压力容器内时，堆芯冷却剂的过冷边界才可能不丧失；ε+SC1≤堆芯出口冷却剂的过冷度，表明堆芯冷却剂的过冷边界未丧失。其中：ε为堆芯出口冷却剂的过冷度测量的不确定度，堆芯出口冷却剂的过冷度>ε表明堆芯冷却剂仍未失去过冷边界；SC1为考虑不凝气体进入压力容器对堆芯出口冷却剂的过冷度引入的附加误差。5.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述装置还包括选择开关，分别连接所述压力容器水位预测模块，所述压力容器水位显示模块和所述堆芯冷却监测仪，所述堆芯冷却监测仪还用于获取实测压力容器水位信号和压力容器水位测量可用状态信号，所述选择开关用于接收实测压力容器水位信号和压力容器水位测量可用状态信号，在所述压力容器水位测量可用状态信号正常时，所述选择开关用于将实测压力容器水位信号传输给所述压力容器水位显示模块；在所述压力容器水位测量可用状态信号故障时，通过所述选择开关用于将所述预测压力容器水位信号传输给所述压力容器水位显示模块。6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述装置还包括一回路压力测量仪，安装在一回路中，用于测量一回路的压力信号，临界水位判断模块，连接所述选择开关和一回路压力测量仪，用于接收并判断所述选择开关输出的压力容器水位信号是否低于第一预设条件；计算模块：分别连接所述临界水位判断模块，堆芯冷却监测仪和一回路压力测量仪，用于分别接收压力容器水位信号、所述主泵状态信号以及一回路压力信号，并判断所述压力容器水位信号是否满足所述第一预设条件，所述主泵状态信号是否满足第二预设条件，以及所述一回路压力信号是否满足第三预设条件，并在所述压力容器水位信号、主泵状态信号以及一回路压力信号同时满足相应的预设条件时，发出报警信号；报警模块：连接所述计算模块，用于接收所述报警信号，指示...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振营，孙晨，李闰生，许胜，马廷伟，刘洪贞，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44