球床型模块式高温气冷堆燃料元件燃耗深度在线测量方法

摘要

本发明涉及核反应堆测试技术领域，其特征在于依次含有以下步骤：上位机启动燃耗深度测量程序；燃料元件经过辐射、冷却；可编程逻辑控制器控制将燃料元件送到同准直器处于同一轴线的提升位；可编程逻辑控制器通知上位机进行测量；高纯锗γ能谱仪测量裂变产物中137Cs在衰变过程中所发射的0.661642MeV的γ射线的计数，并由上位机计算该γ射线的计数率，并根据预置的阈值，确定是否需要排出堆芯或者返回堆芯继续循环；把上位机测量结果经可编程逻辑控制器送回主控制系统。本发明具有不接触且可在线测量与燃耗深度线性相关的该γ射线速率的优点。

说明书

技术领域

本发明用于球床型模块式高温气冷堆中燃料元件的燃耗深度测量方式，尤其涉及在线测量技术领域。

背景技术

模块式高温气冷堆(MHTGR)是国际核能界公认安全性好的堆型，其研发工作始于20世纪70年代，与气冷堆不同，模块式高温气冷堆采用陶瓷包覆颗粒燃料，氦气作为冷却剂。氦气是惰性气体，化学稳定性好，不会发生相变，同时冷却性能好，因此MHTGR冷却剂的出口温度可以非常高。

球床型模块式高温气冷堆(PBMHTGR)采用不停堆连续装卸料的燃料管理方式，这是利用了球形燃料元件可以滚动的特点，形成一个具有流动性的球床堆芯，使得新燃料元件的补给和乏燃料元件的卸出可以在不停堆的情况下连续进行。PBMHTGR的燃料元件经过燃料装卸(FCA)系统多次通过堆芯达到卸料燃耗才作为乏燃料元件卸出，多次通过的燃料管理方式可以实现乏燃料元件的燃耗深度平均化。

世界首座球床型高温气冷堆(PBHTGR)为联邦德国的AVR反应堆，AVR采用了用包覆颗粒燃料制成的直径为6cm的球形石墨燃料元件，由100000个球形燃料元件构成球床型堆芯。AVR反应堆热功率为46MW，电功率为15MW，于1966年8月首次达到临界，1967年12月17日开始并网发电。AVR原设计氦气出口温度为850℃，1974年2月氦气出口温度提升到950℃，一直到1988年12月关闭，共运行了21年。

在20世纪70年代和80年代初国际上高温气冷堆商用电厂的设计主要朝着大型化的方向发展。在三哩岛和切尔诺贝利核电厂事故之后，美国推出了先进堆型发展计划，使得模块式高温气冷堆成为高温气冷堆的主要发展方向。模块式高温气冷堆的基本特点是在任何事故条件下反应堆堆芯的剩余发热能够通过非能动(即依靠重力、自然循环等自然规律)的方式载出，堆芯包覆颗粒燃料的温度不会超过允许的限值。这样就可以避免发生堆芯熔化的可能，在发生严重事故的条件下核电厂厂外的放射性剂量仍在限值范围之内，而不用采用厂外的应急计划。因此，模块式高温气冷堆是一种具有非能动安全性的先进堆型。

由西门子Interatom发展的80MW电功率的HTR-Module是世界上最先提出的小容量模块式高温气冷堆的设计概念，具有非能动的安全特性，即堆芯的剩余发热借助热传导、热辐射等自然机制导出，保证在任意事故的条件下堆芯燃料元件的最高温度不超过温度限值，避免发生堆芯熔化的可能。HTR-Module采用包覆颗粒燃料制成的6cm直径的石墨球形燃料元件，由36万个球形燃料元件堆积形成球床堆芯。为了实现堆芯剩余发热非能动的载出，堆芯的直径受到了限制，否则堆芯燃料的最高温度有可能超过1600℃的限值。

自20世纪70年代起，中国在高温气冷堆技术领域开展过很多相关的工作，有一定的技术和经验积累。考虑到高温气冷堆所具有的优异安全特性和先进性能，中国将其作为先进反应堆堆型，把相关技术开发工作列入了国家863高技术研究发展计划。以清华大学核能与新能源技术研究院作为项目的主体实施单位，在该院的昌平院址建造了一座热功率为10MW的实验反应堆(HTR-10)，其基本结构如图2所示。HTR-10的设计遵循了PBMHTGR的设计原则，以下主要技术和安全特点基本体现了PBMHTGR的主要特点：

(1)HTR-10堆芯由27000个石墨球形燃料元件组成，燃料元件由包覆颗粒燃料构成。包覆燃料颗粒为直径只有0.9mm的微型小球，其核芯为二氧化铀(UO₂)颗粒，直径为0.5mm。UO₂颗粒外包了一层低密度热解碳、两层高密度热解碳和一层碳化硅。包覆层将UO₂颗粒中产生的裂变产物充分地阻留在包覆颗粒内，并能承受气体裂变产物产生的内压力。

包覆颗粒燃料均匀弥散在石墨球体的内层，直径为5cm。其外层为石墨壳体，用以保护包覆颗粒燃料不受机械损伤。燃料元件外径为6cm，每个燃料元件内平均包含有8000个包覆颗粒燃料。

(2)球床型高温气冷堆最独特的是燃料装卸(FCA)系统，其结构如图1所示。HTR-10采用了反应堆运行过程中连续装卸燃料，反应堆的后备反应性(冷态干净堆芯的剩余反应性)小。初始态堆芯由57％的燃料元件和43％的纯石墨球组成，运行过程中采用多次通过堆芯的燃料管理方式，将堆芯中卸出的石墨球逐渐排出堆外；燃料元件平均卸料燃耗深度(即乏燃料元件从堆芯卸出时所达到的平均燃耗深度)为80GWD/tU(1GWD/tU＝10⁹瓦·天/吨铀)，若燃料元件测量燃耗超过72GWD/tU，则作为乏燃料元件排出，而小于该值的燃料元件被送回堆芯内继续循环。因此每个燃料元件平均需经5次循环才被排出堆芯，在实现较高的燃耗深度同时保证堆芯内的功率分布更加均匀，也使卸出乏燃料元件的燃耗分布的偏差更小。

通过上述对PBMHTGR的分析，可以总结出PBMHTGR对其FCA系统的功能要求：

(1)在反应堆的各种工况下，都可以进行不停堆的燃料装卸操作；

(2)燃料装卸循环实现以下的功能：

i)向堆芯补给新的燃料元件；

ii)燃料元件从堆芯卸出，通过专门的“单列器”装置，使燃料元件从堆积形状变化为单一化的排列，在此过程中应防止出现燃料元件之间形成搭桥堵塞而不能流动的情况；

iii)对燃料元件的完整性加以检测，筛选出在装卸过程中撞击造成损坏的燃料元件和碎片；

iv)对燃料元件逐个进行燃耗测量，将达到卸料燃耗的乏燃料元件排出到乏燃料储存罐内，将未达到卸料燃耗的元件重新输送回堆芯；

v)从初始态堆芯向平衡态堆芯过渡的过程中，将堆芯中混装的石墨球或掺有中子毒物的石墨球加以区分鉴别出，并逐个排除堆外；

(3)燃料元件的输送除了依靠重力的滚动外，还可以采用气动力在管道内输送，输送管道内壁应光滑，并且管道走向的坡度能保证球形元件依靠重力自由的滚动；

(4)向堆内补给新燃料元件，或将乏燃料元件排出堆外，需进行堆内、外气氛的隔离和切换，尽量减少此过程中冷却剂(氦气)的泄漏或空气的混入；

(5)经辐照过的燃料元件具有很强的放射性，在装卸过程中应防止造成对操作人员的辐射影响，如发生设备故障时，应有屏蔽设施以保证人员可以接近进行检修；

(6)装入的新燃料元件、卸出的乏燃料元件、排出的破损燃料元件、排出的石墨球以及循环回堆芯的燃料元件应加以精确的计数。

综上所述，HTR-10的技术特点必然要求设计者提出能够满足在线运行的准确可靠的燃料元件燃耗深度测量方法，该方法必须满足以下要求：

(1)测量结果必须可以直接反映燃耗深度值；

(2)测量过程中不得破坏燃料元件；

(3)允许反应堆以任何方式运行，允许燃料元件以任何方式循环；

(4)燃耗深度的测量范围为100～105MWD/tU(1MWD/tU＝10⁶瓦·天/吨铀)；

(5)测量相对误差不大于±2％，在燃耗深度较低时，允许测量相对误差为±10％；

(6)测量时间大约为60秒；

(7)能够长期连续运行；

(8)测量结果必须实时送FCA系统及反应堆控制系统，具有较高的传输率和较远的传输距离。

燃料元件的燃耗单位有两种：(1)fima(菲马)；(2)MWD/tU。

其中，fima为已裂变的原子数与初始装料时总的重金属原子数之比，无量纲：

式中：C₅为²³⁵U的富集度(核燃料纯度)；

Φ为热中子通量(单位时间内进入以空间某点为中心的适当小球体的热中子数)；

T为燃料元件在堆芯的辐照时间；

σ_f为²³⁵U的微观裂变截面(单位面积有一个原子核时入射一个粒子发生核裂变的概率)；

∑_f为²³⁵U的宏观裂变截面(σ_f与U单位体积内原子核数的乘积)；

V_球为燃料元件的体积；

5为每个燃料元件所含的U的克数。

N_U为每克U中所含原子数：

为直观说明基本的物理概念，假定C₅、Φ、T都为常数，则得到燃耗深度表达式：

式中：E_f为每次裂变放出的能量：

             E_f＝197MeV＝0.365×10^-21MWD。

因此，可以得到fima与MWD/tU的关系：

$>\frac{}{}$

由此可知，对特定的燃料(σ_f、C₅为已知常数)，燃耗深度实际上与燃料元件内积分通量ΦT直接相关，也直接与裂变产物相联系。因此，通过对燃料元件中某些裂变产物的测量，可以估算出燃料元件的燃耗深度。从测量方法看一般可分为两类：破坏法测量和非破坏法测量。

破坏法测量是把乏燃料元件进行化学溶解，对溶解液中的某些裂变核素进行放射化学分析或质谱仪分析来确定燃耗深度。破坏法测量具有直接性的特点，数据准确可靠，但该方法测量过程中工作人员所受照射量大、测量程序复杂、工作难度大、分析周期长、对环境要求高、分析成本高，通常用作乏燃料元件测量的辅助性手段。

非破坏性测量通常是直接用γ谱仪测量裂变产物中的某种核素与燃耗深度相关的γ射线来确定燃耗深度。非破坏性测量原理清晰、操作方便、结果可靠，得到了广泛的应用。其不破坏燃料组件的特点，显然适合HTR-10的要求。

国内外开发的燃耗深度测量方法，大部分都是把燃耗与裂变产物联系起来。但目前已经付诸使用的方法，皆不能全面满足HTR-10对燃耗深度测量的基本要求，例如：

(1)用γ谱仪测量短寿命裂变产物的方法。已见诸文献的有：测量¹⁴⁰La、¹⁵⁴Eu的衰变率(单位时间内发生的衰变次数)等。由于上述核素寿命短，造成其衰变率不仅与辐射的具体历史(如堆的功率涨落、燃料元件各次通过堆芯时在不同的径向区等)有关，而且还强烈依赖于冷却时间，使得测定的量与燃耗的关系复杂化，不能直接表达燃耗深度值；

(2)化学(分离出特定的裂变产物)类的测定方法。该类方法通常需要对燃料元件进行破坏性测量，不满足非破坏性测量和在线、实时的要求；

(3)中子测量的方法。该类方法或需要外加²⁵²Cf中子源，或裂变产物²⁴⁴Cm所发射的中子数量少；此外，在单个燃料元件所铀富集度较低的情况下，还会引入过大的误差；同时，仅当冷却时间大于1.5年后，²⁴⁴Cm才成为主要的中子发射体。因此，该类方法很难满足及时、准确的基本要求。

发明内容

为满足HTR-10对燃耗深度测量的要求，本发明提出一种适合PBMHTGR燃料元件燃耗深度测量的非破坏性方法。本发明解决其技术问题所采用的方案是：以高纯锗γ能谱仪、钨准直器、可编程控制器(OMRON C200HS)为核心系统设备，组成燃耗深度测量及其控制系统基本结构，如图3所示；同时采用REXX脚本语言编制自动测量软件，以此作为控制和测量软件环境设计在线自动测量流程；上述硬软件系统加以配合能够实现燃耗深度在线测量过程。

原理上，本方法采用高分辨γ谱仪测量裂变产物中¹³⁷Cs在衰变过程中所发射的0.661642MeV的γ射线的方法来计算燃料元件燃耗深度。裂变产物中¹³⁷Cs的总量为：

式中：t₁为辐照结束后的冷却时间；

Y₇为¹³⁷Cs在总裂变产物中所占的份额；

λ₇为¹³⁷Cs的蜕变常数。

由式(1)可知，式(2)所表示的¹³⁷Cs总量是正比于燃耗深度的，其比例系数是已知的常数。而¹³⁷Cs的总量可以通过测量¹³⁷Cs放出的γ射线(例如能量为0.661642MeV的γ射线)的速率来确定，即对¹³⁷Cs的探测率为：

式中：f为球状源内的自吸收修正因子；

Ω为通过钨准直器后，能谱仪探测器对放射源所张的立体角；

ε为能谱仪探测器对能量为0.661642MeV的γ射线的探测效率；

RI₇为能量为0.661642MeV的γ射线占¹³⁷Cs衰变的相对份额。

本发明的特征在于所述方法依次含有以下步骤：

步骤(1).初始化

在上位机中安装Genie 2000频谱处理软件，并启动燃耗深度自动测量REKX程序；

步骤(2).燃料元件在堆芯内经过辐照后，经单列器流至堆芯下部的卸料管内，经约40天的冷却；

步骤(3).可编程逻辑控制器在确认完成上一次提升操作后，发出指令启动碎球分离器，将当前燃料元件经碎球分选后送至提升器接球位；

步骤(4).该可编程逻辑控制器控制控制提升器把燃料元件从接球位送至提升位，使燃料元件与准直器处于同一轴线上；

步骤(5).可编程逻辑控制器向上位机发出计数开始指令，在该上位机控制下，完成下述测量流程：当前燃料元件中由于裂变产生的核素在衰变过程中发出的γ射线经准直器限定的立体角，到达能谱仪中的高纯锗晶体，产生电离效应；在偏置高压电源作用下，被能谱仪的前置放大器的输入端收集成电荷脉冲，经放大后成电压脉冲，并具有低的输出阻抗；经过长电缆到能谱仪的主放大器继续放大为约10V的正脉冲信号；进入能谱仪的多道脉冲幅度分析器，按照脉冲高度分组；将按脉冲高度分组后的脉冲幅度谱送至上位机进行包括死时间修正、扣除本底在内的处理，最终得到¹³⁷Cs在衰变过程中所发射的0.661642MeV的γ射线在60s内的计数率，用R₇表示；R₇与燃耗(正比于辐照时间T)的关系由下式计算：

其中，f为球状源内的自吸收修正因子；

Ω为通过钨准直器后，能谱仪探测器对放射源所张的立体角；

ε为能谱仪探测器对能量为0.661642MeV的γ射线的探测效率；

RI₇为能量为0.661642MeV的γ射线占¹³⁷Cs衰变的相对份额；

Y₇为¹³⁷Cs在总裂变产物中所占的份额；

V_球为燃料元件的体积；

Φ为热中子通量，等于单位时间内进入以空间某点为中心的适当小球体的热中子数；

λ₇为¹³⁷Cs的蜕变常数；

T为燃料元件在堆芯的辐照时间；

t₁为辐照结束后的冷却时间；

∑_f为²³⁵U的宏观裂变截面，等于σ_f与铀单位体积内原子核数的乘积，该σ_f为²³⁵U的微观裂变截面，等于单位面积有一个原子核时入射一个粒子发生核裂变的概率；

步骤(6).上述测量流程结束后，得到¹³⁷Cs在衰变过程中所发射的0.661642MeV的γ射线在60s内的计数率R₇，将R₇与根据设定燃耗推算的计数率阈值比较，确定是否需要排出堆芯或者返回堆芯继续循环；

步骤(7).将测量结果实时存入本地历史数据库并生成报告，同时将燃耗测量结果送可编程逻辑控制器及主控制系统DCS。

选取这种方法，有如下优点：

(1)遵守非破坏性的测量原则；

(2)¹³⁷Cs的半衰期长达30.2年，可以忽略冷却时间的影响，同时有利于进一步与其他核素的分离；

(3)¹³⁷Cs的中子截面(原子核与中子发生作用的有效截面)小，不会在堆芯内明显地被中子场消耗掉，因此反应堆的运行方式及燃料元件的循环方式不受影响；

(4)测量结果与燃耗深度之间存在单值关系。

附图说明

图1.HTR-10燃料装卸系统示意图；1-堆芯；2-单列器；3-手套箱；4-碎球分选器；5-脉冲罐；6-碎燃料罐；7-提升器；8-燃耗深度测量装置；9-分配器；10-罐盖封压机构；11-乏燃料装运罐；12-石墨元件容器；13-接球位；14-提升位；15-卸出位；51-电动隔离阀；52-电磁阀；53-计数传感器；54-电磁滑阀；-6-06-新燃料装料室；-6-09-反应堆舱室；-10-03-运行气阀舱室；-15-01-乏燃料储存库；-15-07-燃耗测量室；-15-08-燃料装卸室；

图2.HTR-10反应堆结构；16-控制棒驱动装置；17-吸收球储罐；18-氦气循环风机；19-热屏；20-顶反射层；21-冷氦气联箱；22-蒸汽发生器传热管；23-球床堆芯；24-中间换热器；25-侧反射层；26-堆芯壳；27-反应堆压力壳；28-蒸汽发生器压力壳；29-底反射层；30-热气导管；31-热氦气联箱；32-堆内构件支承结构；33-卸料装置；34-热气导管压力壳；

图3.燃料装卸系统燃耗深度测量系统示意图；35-提升器；36-提升位；37-挡板；38-燃料元件；39-钨准直器；40-高纯锗晶体；41-校正源；42-多道脉冲幅度分析器；43-网关；44-以太网卡；45-以太网卡；46-上位机；47-RS-232C接口；48-RS-232C接口；49-OMRON C200HS；50-混凝土墙；

图4.燃料装卸系统控制系统结构框图；

图5.Genie 2000软件系统架构；

图6.燃耗深度在线测量方法流程图；

图7.Windows操作系统内置处理环境示意图；

图8.REXX绑定处理环境示意图。

具体实施方式

为实现上述燃耗深度测量流程，本方法在HTR-10的FCA系统中配备高纯锗γ能谱仪、钨准直器、可编程控制器(OMRON C200HS)三种核心系统设备：

(1)高纯锗γ能谱仪：裂变产物发出较¹³⁷Cs强近百倍的γ射线，其成分极为复杂，且有些γ射线的能量与¹³⁷Cs谱线极为靠近，因此本方法采用高分辨率的高纯锗γ能谱仪分离¹³⁷Cs的γ谱线。相关的参数设计如下：

i)探测器

P型高纯锗探测器，垂直放置，许可温度循环，探测效率19～20％，探测γ射线的能量范围为：40KeV～10MeV；

能量分辨率：对1.33MeV的γ为1.8KeV～1.75KeV；

高斯波型：FW0.1M/FWHM＝1.85～1.9，FW0.02M/FWHM＝2.40～2.65，峰-康比为50。

ii)多道缓冲器

放大器增益：4～1000倍，增益温度系数＜±0.005％/℃。噪声等有效输入＜4.5μVRMS，积分非线性≤±0.025％，反堆积(积分)成形时间为1μs。

ADC处理时间＜5μs，计数率＞10⁵/s。

数字稳谱，长时间稳定度≤±0.018％，即＜1道/24小时，道数为16384，道宽～0.5KeV，有可调的对低能甄别的阈。高压电源±5000V，输入场效应管保护。

放大器增益、模数转换的增益、放大器成形时间、数字稳压器设置、零极调整等参数调节由上位机控制。

iii)上位机及处理软件

上位机CPU采用Pentium 4 3.0GHz，操作系统为Microsoft Windows 2000 ProfessionalSP4。处理软件为Genie 2000频谱软件系统，功能包括：解谱、本底拟合、死时间修正、计算峰面积、任意开能窗。

iv)冷却

使用30升的杜瓦瓶或电冷器。

(2)钨准直器

准直器的作用是限制能谱仪探测器对源所张的立体角，一方面只让直射射线在其内腔通过，即“透明”，并到达能谱仪探测器(的灵敏区)上；另一方面，则“全部”挡住(即“黑”)任何不进入内腔的射线，防止其到达能谱仪探测器。为实现“透明”，准直器采用双圆锥几何轮廓；为保证“黑”，准直器采用高密度合金材料WNiFe切削加工完成。

(3)可编程控制器(OMRON C200HS)

HTR-10总体设计对燃耗深度测量系统提出的要求远远超出对实验室内仪器的要求，对其控制系统的要求更为严格：

i)连续稳定运行；

ii)多角通信、控制与联锁：“多角”是指包括反应堆主控制系统DCS——FCA系统可编程逻辑控制器——上位机——高纯锗γ能谱仪；

iii)较高的现场信号传输率；

iv)较远的现场信号传输距离。

FCA系统控制系统结构如图4所示。本方法将燃耗深度测量系统接入局域网，局域网使用CSMA/CD(载波侦听多路存取与冲突检测)技术的基带数字信号传输，传输距离达1000M，传输速率达10兆位/秒，用同轴电缆RG62A/U连接。

本方法中，控制系统采用日本OMRON公司PLC产品C200HS，C200HS是OMRON公司在其小型PLC产品C200H基础上开发出来的新型PLC产品。C200H具有模块化、总线式、高性能的特点，采取紧凑型整体结构。CPU单元为其核心，CPU单元包括系统电源、微处理器、存储系统、控制逻辑、总线接口及其它接口电路等。C200H的I/O系统采用模块化结构，所有的I/O模块均通过标准的总线SYSBUS与CPU单元连接。最大I/O点数为480点，支持远程I/O系统，可将其I/O点数扩展至1792点，在相同的尺寸中具有最高的I/O密度。C200H适应性强，应用灵活。虽然属于小型PLC，但是提供了许多大型PLC配置的功能，尤其是在处理速度、I/O系统、联网通信能力及抗干扰能力等方面有着杰出的表现。C200HS的性能与C200H相比有很多改进，但在结构、工作方式以及指令系统、I/O单元等方面仍与C200H保持一致，使得C200HS与C200H具有良好的兼容特性。

C200HS的基本组成及本方法选配模块：

·提供系统总线和模块插槽的安装机架(母板)；

·CPU单元；

·用户存储器单元；

·手持式编程器；

·基本I/O单元；

·位控单元NC111：位置控制单元是C200HS PLC的特殊功能I/O单元之一，是专用于位置控制的智能单元。位控单元适用于步进电动机或脉冲输入的伺服电动机驱动器，一方面可以独立地进行脉冲输出以控制步进电动机或伺服电动机带动被控点运动，另一方面可以接受PLC发送的控制指令和控制参数，完成相应的控制动作，并将结果和状态信息返回给PLC。其中NC111用于单坐标控制，本方法采用NC111作为提升器位置控制单元。

·通信模块

在完成测量系统和控制系统架构基础上，根据HTR-10中FCA系统设计原理及分系统运行规程，本方法对FCA系统运行逻辑关系做出优化，设计燃耗深度在线自动测量软件，实现燃耗深度测量过程的自动运行及测量结果的自动建库。一方面减少由于人为因素造成误操作的可能，另一方面提高了系统运行效率和可靠性。

燃耗深度自动测量软件运行于上位机，该软件系基于Genie 2000频谱软件系统提供的开发工具包，采用REXX脚本语言在上位机上开发完成。Genie 2000是专用于多通道光谱采集与分析(Multichannel Analyzers，MCA)的综合核测工具集，其系统架构如图5所示。除具备MCA控制、谱线显示与调节、常规分析与报告等标准功能外，Genie 2000还提供对α和γ谱仪的综合谱线分析、品质保障及对特殊专业应用的整体支持方案。

Genie 2000软件系统的核心是虚拟数据管理器(Virtual Data Manager，VDM)模块，VDM的任务是管理该系统内的全部信息流，完成与数据文件与MCA设备之间的通信。用户层应用软件通过内部处理通信(Inter Process Communication，IPC)层与VDM实现通信，IPC提供对单机和网络用户的支持，用户结合自己的需要可以分别通过操作系统内置处理环境或绑定处理环境进行分析，两种处理环境基于相同的计算模块。

REXX语言诞生于IBM英国科学中心，最初用于IBM公司通用虚拟机(Virtual Machine，VM)操作系统的对话式监控系统(Conversation Monitor System，CMS)部件，其设计动机是希望参照PL/I语言开发出比其更易用的解释性语言，以克服当时IBM命令语言存在的不足。MS Windows操作系统关联MS-DOS为基本指令处理环境，如图7所示。不可否认，DOS在交互性、计算能力、逻辑处理、分支等方面不能表现出令人满意的性能。作为“指令过滤器”，REXX将Windows自身能够运行的指令直接交给系统指令处理器，而REXX语法指令则由REXX指令处理器解释为Windows能够运行的指令再下传给操作系统处理，如图8所示。S561(Genie 2000绑定程序支持模块)作为Genie 2000软件系统庞大的应用软件包中的可选部分，为高级自动流程开发提供了REXX脚本命令处理器。因此，本方法采用REXX脚本语言编制ASCII命令文件定制燃耗深度自动测量流程。

燃耗深度自动测量流程如图6所示：

(1)燃耗深度测量进程(以下简称“测量进程”)初始化；

(2)测量进程进入监听状态，等待可编程逻辑控制器燃耗深度测量指令(以下简称“燃测指令”)；

(3)提升器在接球位接燃料元件后，将燃料元件送至提升位；

(4)提升器达到接球位后，可编程逻辑控制器提示运行人员当前运行状态为“允许燃耗深度测量”，并通过通信接口向测量进程发送燃测指令；

(5)接收到指令后，测量进程根据初始化过程预置的采集、分析算法和参数，计算规定时间内¹³⁷Cs衰变过程中所发射的0.661642MeV的γ射线的计数率，并实时显示测量过程；

(6)测量分析过程结束后，测量进程在本地自动保存当前燃料元件的测量结果，数据文件格式为.cnf文件；

(7)根据测量结果，测量进程通过通信接口向可编程逻辑控制器传送测量结果；

(8)可编程逻辑控制器接收到测量结果后，提示运行人员当前测量元件类型(燃料元件、乏燃料元件、石墨球)，并根据不同类型元件的处理命令进行相应操作(提升到堆芯、卸出)；

(9)可编程逻辑控制器确认对当前元件球的提升或卸出操作完成后，重置燃耗深度测量结果信号为初始状态，进程返回步骤(2)继续监听可编程逻辑控制器指令，准备下一次燃耗测量。