可用于反应堆临界监督和临界外推的反应性仪

摘要

本发明属于一种核反应堆的测量装置，具体涉及测量核反应堆反应性和监督核反应堆临界状态的装置。本发明由数据处理器和信号调理器组成。在信号调理器中增设了隔离放大器，在隔离放大器的输入端设有P2信号输入口。本发明不仅具有测量反应性的功能，而且具有临界监督和临界外推功能，可自动测量反应堆的反应性并能对测量结果进行离线处理；临界外推和临界监督时可通过人机界面进行各外推子功能项的选择以及外推数据区间的选择，可对结果进行多样化显示和记录，本发明自动化程度高、测量速度快、测量准确度高且操作简便，极大提高了设备的功能性和利用率，实现了对核反应堆临界前全功能应用领域的全面覆盖。

说明书

技术领域

本发明属于一种核反应堆的测量装置，具体涉及测量核反应堆反应性和监督核反应堆临界状态的装置。

背景技术

反应堆的临界点是一个有关反应堆安全的非常重要的参数，预先知道其临界点对反应堆操作是必不可少的，反应堆的临界监督对判断反应堆在装卸料期间及初始临界阶段是否处于安全状态起着非常重要的作用。 

目前反应堆达临界外推及装卸料过程中的临界监督基本上是通过专用设备采集相关参数并完全靠操作员手动外推计算来实现。 其缺陷在于：由于外推计算较为复杂，人工方式花费时间长且极易出错；传统反应性仪中子注量率信号来源于功率区或中间区的电流信号，由于受探测器灵敏度的限制，在临界外推阶段探测器输出电流约10^-10A－10^-9A，如此微弱的信号极易受外界干扰，测量准确性难以保证；利用传统反应性仪测量反应性时获取的中子注量率数据进行临界外推，数据段的选取难以做到优选。

据国外已有研究指出：反应性仪不仅可以用于传统意义上的反应性监测，还可以在临界逼近时，作为次临界度的监测工具。如《Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY》 Vol. 42, No. 2, p. 145–152 (February 2005) 中“Subcriticality Measurement of Pressurized Water Reactors during Criticality Approach using a Digital Reactivity Meter”，提出了在反应堆控制棒调节时利用反应性的变化趋势计算临界时刻的－种方法和相关参数的修正方法，并给出了利用反应性仪在压水堆上实现次临界度测量的可行性，但该文只在理论上给出了一种可能性，目前还未见反应性仪真正用于次临界度测量的相关报道。因此，研制一种既能测量反应性，又能进行次临界监督的专用设备非常必要。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种可用于反应堆临界监督和临界外推的反应性仪。该反应性仪不仅能够测量反应性，还能实现反应堆临界监督和临界外推，实现对反应堆临界前全功能应用领域的全面覆盖。

本发明的技术方案如下：

可用于反应堆临界监督和临界外推的反应性仪，包括数据处理器和信号调理器；数据处理器由便携式计算机和数据处理器接口电路板组成，数据处理器接口电路板插在便携式计算机中，便携式计算机具有数据处理器打印机接口和数据处理器数据接口；数据处理器与信号调理器经数据处理器数据接口和信号调理器数据接口通过数据线相连；信号调理器由机箱和印刷电路板组成；印刷电路板设置在机箱中；中间区电压放大器、功率区电压放大器、I/V变换器、A/D转换电路、二极放大器和信号调理器接口电路焊装在印刷电路板上；在中间区电压放大器和功率区电压放大器的输入端分别设有中子注量率电压信号输入口；在I/V变换器的输入端设有中子注量率电流输入口；在信号调理器接口电路的输出端设有反应性电压信号输出口和反应堆功率电压信号输出口；低压电源设置在机箱内，通过导线与印刷电路板相连；信号调理器数据接口设置在机箱上，通过导线与印刷电路板相连，其特征在于：所述反应性仪的信号调理器中还设有隔离放大器，在隔离放大器的输入端设有P2信号输入口；隔离放大器通过数据线与信号调理器接口电路相连；P2信号输入口通过导线与印刷电路板相连。

其附加特征在于：

所述设置在隔离放大器输入端的P2信号输入口有多个，通过导线与印刷电路板相连。

所述的P2信号输入口有24个，通过导线与印刷电路板相连。

本发明的效果在于：由于本发明反应性仪的信号调理器增加了隔离放大器，通过P2信号输入，配合反应性测量处理软件、次临界监督软件和离线数据处理软件，使外推计算高度自动化，极大的扩展了应用功能，使反应性仪首次实现了对反应堆临界前全功能应用领域的全面覆盖；本发明将与反应堆安全相关的其他参数的测量任务或监督功能集成到同一台设备中，极大提高了设备的功能集成度和利用率；本发明操作简便，可快速实现同一时间段内不同数据区间的临界外推计算和临界监督计算需求，保证了外推计算和临界监督计算的精度，计算完成后设备能够将数据以数值或曲线方式予以直观显示，与相比传统设备的人工方式相比，可提高测量效率90%以上。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1.数据处理器；2.便携式计算机；3.数据处理器接口电路板；

4.数据处理器打印机接口；5.数据处理器数据接口；6.信号调理器；7.机箱；8.印刷电路板；9.隔离放大器；10.P2信号输入口；11.中间区电压放大器；

12.中子注量率电压信号输入口；13.功率区电压放大器；14.中子注量率电流输入口；15. I/V变换器；16.A/D转换电路；17.二极放大器；18.低压电源；19.反应性电压信号输出口；20.反应堆功率电压信号输出口；21.信号调理器接口电路；22.信号调理器数据接口。

具体实施方式

如图1所示，本发明的反应性仪包括两部分：数据处理器1和信号调理器6。数据处理器1与信号调理器6通过数据线相连。

数据处理器1由便携式计算机2和数据处理器接口电路板3组成。数据处理器接口电路板3插在便携式计算机2中，便携式计算机2具有数据处理器打印机接口4和数据处理器数据接口5，数据处理器打印机接口4可与外部打印机连接，数据处理器数据接口5通过数据线与信号调理器6相连。

信号调理器6由机箱7和印刷电路板8组成。印刷电路板8设置在机箱7中。在信号调理器6中还设有隔离放大器9，在隔离放大器9的输入端设有多个（8~24个）P2信号输入口10。隔离放大器9通过数据线与信号调理器接口电路21相连，P2信号输入口10通过导线与印刷电路板8相连。中间区电压放大器11、功率区电压放大器13、I/V变换器15、A/D转换电路16、二极放大器17和信号调理器接口电路21焊装在印刷电路板8上。在中间区电压放大器11和功率区电压放大器13的输入端分别设有中子注量率电压信号输入口12，中间区电压放大器11和功率区电压放大器13分别通过导线与A/D转换电路16相连。在I/V变换器15的输入端设有中子注量率电流输入口14，I/V变换器15通过导线与二极放大器17相连，二极放大器17通过导线与A/D转换电路16相连，A/D转换电路16通过数据线与信号调理器接口电路21相连。信号调理器接口电路21的输出端设有反应性电压信号输出口19和反应堆功率电压信号输出口20；低压电源18设置在机箱7内，通过导线与印刷电路板8相连。信号调理器数据接口22设置在机箱7上，通过导线与印刷电路板8相连。

本发明的工作原理如下：

1.反应性测量

反应性测量时，根据反应堆功率水平的不同，由相应探测器输出的中子信号经电子电路放大处理后输入到本发明的反应性仪中。中子注量率信号通过中子注量率电压信号输入口12和中子注量率电流输入口14输入到信号调理器6，通过变换和放大的信号送入A/D转换器16，经A/D转换后送到信号调理器接口电路21；相关的8～24路P2信号通过P2信号输入口10送入隔离放大器9，隔离放大后的信号送到信号调理器数据接口电路21，信号调理器数据接口电路21将获得的数据信号通过数据线送入数据处理器1中的便携式计算机2，便携式计算机2配合反应性测量处理软件和离线数据处理软件对获得的数据进行记录和处理，计算出反应性，实时显示功率和反应性值以及功率和反应性曲线。测量结束后，通过便携式计算机2调出记录数据进行反应性测量结果的离线处理。

2. 达临界外推测量

达临界外推测量时，相关的P2信号（源区中子注量率信号、中间区中子注量率信号、控制棒棒位信号）通过可任意指定的P2信号输入口10送入隔离放大器9，隔离放大后的信号送到信号调理器数据接口电路21，信号调理器数据接口电路21将获得的数据信号通过数据线送入数据处理器1中的便携式计算机2，便携式计算机2配合次临界监督软件和离线数据处理软件对获得的数据进行记录、处理和屏幕显示。操作员根据屏幕提示进行操作，计算机根据操作员的输入对获得的数据进行处理并给出临界外推值和临界外推曲线。

3.装卸料临界监督

装卸料临界监督时，相关的P2信号（源区中子注量率信号）通过指定的P2信号输入口10送入隔离放大器9，隔离放大后的信号送到信号调理器数据接口电路15，信号调理器数据接口电路21将获得的数据信号通过数据线送入数据处理器1中的便携式计算机2，便携式计算机2配合次临界监督软件和离线数据处理软件对获得的数据进行记录、处理和屏幕显示。操作员根据屏幕提示进行装卸料步序操作，计算机对获得的数据进行处理，并给出对应于临界监督值及装卸料过程的临界监督曲线。

临界外推和临界监督时，可通过人机界面进行各外推子功能项的选择以及外推数据区间的选择。