堆芯选择器和堆芯中子注量率测量系统

摘要

本发明实施例公开了一种堆芯选择器和堆芯中子注量率测量系统，该堆芯选择器包括进线通道、固定部、通道选择模块、限位部和出线通道；进线通道固定于固定部上，通道选择模块包括电磁铁，电磁铁与第二段通道固定连接；限位部位于通道选择模块远离固定部的一侧，并与出线通道的入口端固定连接，进线通道的出口端位于限位部的内部；通道选择模块用于控制进线通道沿径向方向摆动，以控制进线通道的出口端与出线通道的一入口端对准。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案无需使用步进电机驱动堆芯选择器，避免了步进电机驱动器因无法耐受大量辐射而影响堆芯选择器的可靠性的问题，且结构简单，易于安装和维护，降低了堆芯选择器的复杂性。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及核电技术领域，尤其涉及一种堆芯选择器和堆芯中子注量率测量系统。

背景技术

核电站堆芯中子注量率测量系统是核电站仪表系统中重要的组成部分，主要用于测量堆芯中子注量率分布，监测堆芯功率畸变，对核电站的安全运行至关重要。

堆芯选择器是堆芯中子注量率测量系统的一个重要组成部分，然而现有技术中的堆芯选择器的整体较为复杂，不利于安装，且堆芯选择器的安全可靠性较差，大大降低了使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种堆芯选择器和堆芯中子注量率测量系统，以提高堆芯选择器的运行安全可靠性，且结构简单，便于安装。

第一方面，本发明实施例提供了堆芯选择器，包括：进线通道、固定部、通道选择模块、限位部和出线通道；

所述进线通道固定于所述固定部上，所述进线通道包括入口端至所述固定部固定所述进线通道位置处的第一段通道，以及出口端至所述固定部固定所述进线通道位置处的第二段通道，所述第一段通道的长度小于所述第二段通道的长度；

所述通道选择模块包括电磁铁，所述电磁铁与所述第二段通道固定连接；

所述限位部位于所述通道选择模块远离所述固定部的一侧，并与所述出线通道的入口端固定连接，所述进线通道的出口端位于所述限位部的内部；所述通道选择模块用于控制所述进线通道沿径向方向摆动，以控制所述进线通道的出口端与所述出线通道的一入口端对准。

可选地，所述电磁铁为双保持电磁铁。

可选地，所述出线通道包括第一出线通道和第二出线通道，所述进线通道的出口端与所述第一出线通道的入口端或所述第二出线通道的入口端对准。

可选地，所述堆芯选择器还包括限位开关传感器，位于所述限位部靠近所述通道选择模块的一侧。

可选地，所述限位开关传感器包括第一限位开关传感器和第二限位开关传感器，沿径向方向，所述第一限位开关传感器设置于所述进线通道的上方，并与所述限位部的上限制边缘对齐；

所述第二限位开关传感器设置于所述进线通道的下方，并与所述限位部的下限制边缘对齐。

可选地，所述通道选择模块位于所述固定部和所述限位开关传感器之间，且靠近所述限位开关传感器设置。

可选地，所述第一出线通道的出口端与储存箱连接，所述第二出线通道的出口端与反应堆的堆芯连接。

第二方面，本发明实施例还提供了堆芯中子注量率测量系统，该堆芯中子注量率测量系统包括本发明任意实施例所提供的堆芯选择器，所述堆芯中子注量率测量系统还包括驱动装置、路选通道和电动阀，所述堆芯选择器用于为裂变室提供测量路径，以将探测器通过所述驱动装置送入堆芯；

所述驱动装置与所述堆芯选择器的进线通道的入口端连接，所述路选通道的输入端与所述堆芯选择器的出线通道的出口端连接，所述路选通道的输出端与所述电动阀连接。

可选地，所述路选通道的通道数量范围为10-50个。

可选地，所述堆芯中子注量率测量系统还包括控制模块，所述控制模块与所述通道选择模块电连接，所述控制模块用于接收所述堆芯选择器输出的所述进线通道的位置信号，并根据所述进线通道的位置信号控制所述电磁铁断电保持。

本发明实施例提供的技术方案，通过设置固定部、通道选择模块和限制部，使得进线通道能够选择不同的出线通道，以灵活输出裂变室探测器。其中，通道选择模块包括电磁铁，通过电磁铁带动进线通道的第二段通道沿径向方向摆动，且在限制部的限制作用下，能够保证进线通道的出口端与出线通道的入口端精确对准。现对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案无需使用步进电机驱动堆芯选择器，避免了步进电机驱动器因无法耐受大量辐射而影响堆芯选择器的可靠性的问题，由于电磁铁不涉及电子器件，因此使用电磁铁可以提高堆芯选择器的运行可靠性，且结构简单，易于安装和维护，降低了堆芯选择器的复杂性，进而使得堆芯选择器在安全壳内占用的空间较小，提高了在安全壳内安全行走的空间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种堆芯选择器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种堆芯选择器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种限制部沿径向方向的截面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种堆芯中子注量率测量系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种堆芯中子注量率测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

正如背景技术所述，现有技术中的堆芯选择器存在运行安全可靠性较差的问题。经申请人仔细研究发现，出现上述问题的原因在于：现有技术中的堆芯选择器通常使用步进电机进行驱动，而堆芯选择器是位于核电厂安全壳内，导致堆芯选择器所处环境中存在大量的辐射粒子，由于步进电机驱动器无法耐受大剂量的辐射，使得堆芯选择器的运行可靠性降低，从而影响堆芯选择器的使用寿命。此外，步进电机容易发生失步现象，在步进电机失步后需要对其进行复位操作，才能恢复精度，这就使得整个堆芯选择器的结构较为复杂，不利于设备的安装和维护。

针对上述问题，本发明实施例提供一种堆芯选择器，以提高堆芯选择器的运行安全可靠性，且结构简单，便于安装。图1为本发明实施例提供的一种堆芯选择器的结构示意图，参考图1，本发明实施例提供的堆芯选择器包括进线通道10、固定部20、通道选择模块30、限位部40和出线通道50；进线通道10固定于固定部20上，进线通道10包括入口端A至固定部20固定进线通道10位置处的第一段通道101，以及出口端B至固定部20固定进线通道10位置处的第二段通道102，第一段通道101的长度小于第二段通道102的长度；通道选择模块30包括电磁铁301，电磁铁301与第二段通道102固定连接；限位部40位于通道选择模块30远离固定部20的一侧，并与出线通道50的入口端固定连接，进线通道10的出口端B位于限位部40的内部；通道选择模块30用于控制进线通道10沿径向方向摆动，以控制进线通道10的出口端B与出线通道50的一入口端对准。

具体地，堆芯中子注量率测量系统是核电站监测系统的一个重要组成部分，其主要使用微型裂变室探测器测量反应堆堆芯的中子注量率分布，检测堆芯功率畸变，积累燃耗数据，不但对核电站安全可靠地起动、运行至关重要，而且影响核电站的运行安全性和经济性。最重要的是，如果堆芯测量系统无法正常运行，核电站将变成一个摆设，无法起动发电。且裂变室探测器测量堆芯的中子注量率分布时，需要测量反应堆内各位置中子量的数据，最后合成需要的注量率的分布。堆芯选择器主要是给裂变室提供路径，以使得裂变室探测器能够进入反应堆堆芯的各个活性区域测量堆芯中子注量率，因此，堆芯选择器的设置是十分重要的。

进线通道10为裂变室的进线通道，裂变室探测器从进线通道10的入口端A进入，并从其出口端B输出，其中进线通道10具有一定的弹性，以便通道选择模块30能够带动进线通道10摆动。进线通道10由固定部20进行固定，例如，固定在核电厂安全壳的壳壁上。固定部20将进线通道10分为两部分，一部分是由进线通道10的入口端A到固定部20固定进线通道20位置处的第一段通道101，第二部分是由出口端B到固定部20固定进线通道20位置处的第二段通道102，且第一段通道101的长度小于第二段通道102的长度，通道选择模块30固定在第二段通道102上。由于进线通道10具有弹性，根据杠杆原理可知，长度较长的第二段通道102发生的形变量较大，因此，在通道选择模块30的作用下，更容易将进线通道10的出口端B对准出线通道50的一入口端，裂变室探测器可以选择不同的出线通道50输出至反应堆的堆芯。

通道选择模块30用于为进线通道10提供动力，以使得进线通道10的第二段通道102能够在其自身的弹性范围内沿径向方向摆动，进而控制进线通道10的出口端B与出线通道50的一入口端对准。其中，通道选择模块30包括电磁铁301，根据施加在电磁铁301上的电压极性不同，电磁铁301产生不同方向的动力，可以控制进线通道10的第二段通道102在径向方向上下摆动。限制部40对进线通道10的出口端的最大摆动位置进行限制，同时对出线通道50的入口端进行固定，能够保证进线通道10选择不同出线通道50的精准度。示例性地，对电磁铁301施加正向电压，电磁铁301做伸出轴的动作，沿径向方向向上推动进线通道10，进线通道10的出口端B与限制部40固定的入口端为C1的出线通道50对准；对电磁铁301施加反向电压，电磁铁301做收缩轴动作，沿径向方向向下拉进线通道10，进线通道10的出口端B与限制部40固定的入口端为D1的出线通道50对准。

本发明实施例提供的技术方案，通过设置固定部、通道选择模块和限制部，使得进线通道能够选择不同的出线通道，以灵活输出裂变室探测器。其中，通道选择模块包括电磁铁，通过电磁铁带动进线通道的第二段通道沿径向方向摆动，且在限制部的限制作用下，能够保证进线通道的出口端与出线通道的入口端精确对准。现对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案无需使用步进电机驱动堆芯选择器，避免了步进电机驱动器因无法耐受大量辐射而影响堆芯选择器的可靠性的问题，由于电磁铁不涉及电子器件，因此使用电磁铁可以提高堆芯选择器的运行可靠性，且结构简单，易于安装和维护，降低了堆芯选择器的复杂性，进而使得堆芯选择器在安全壳内占用的空间较小，提高了在安全壳内安全行走的空间。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，继续参考图1，出线通道50包括第一出线通501和第二出线通道502，进线通道10的出口端B与第一出线通道501的入口端D1或第二出线通道502的入口端C1对准。

具体地，本实施例以堆芯选择器为一分二选择器为例进行说明。用于为进线通道10提供动力，以使得进线通道10的第二段通道102能够在其自身的弹性范围内沿径向方向摆动，进而控制进线通道10的出口端B与第一出线通道501的入口端D1或第二出线通道502的入口端C1对准。电磁铁301可以为双保持电磁铁，双保持电磁铁属于推拉式电磁铁，在其内部设置有永久磁铁，双保持电磁铁通过拉杆与进线通道10的第二段通道102固定连接，当对双保持电磁铁施加电压时，拉杆会在电磁场的作用下移动，并最终停在终点位置，当电源被切断后，拉杆可以通过永久磁铁的磁力保持在终点位置不变；当对双保持磁铁施加反向电压时，拉杆才会返回。示例性地，对电磁铁301施加正向电压，电磁铁301做伸出轴的动作，沿径向方向向上推动进线通道10，进线通道10的出口端B与第二出线通道502的入口端C1对准，裂变室探测器经进线通道10和第二出线通道502输出，切断电源后，电磁铁301仍能够保持伸出轴动作。当对电磁铁301施加反向电压，电磁铁301做收缩轴动作，沿径向方向向下拉进线通道10，进线通道10的出口端B与第一出线通道501的入口端D1对准，裂变室探测器经进线通道10和第一出线通道501输出，切断电源后，电磁铁301仍能够保持收缩轴动作。相对于现有技术采用步进电机驱动堆芯选择器的方案，本发明实施例提供的技术方案避免了步进电机驱动器因无法耐受大量辐射而影响堆芯选择器的可靠性的问题，由于电磁铁不涉及电子器件，因此使用电磁铁可以提高堆芯选择器的运行可靠性，且仅通过控制电压极性和大小就能改变磁力的方向和强弱，进而选择不同的出线通道，结构简单，易于安装和维护，降低了堆芯选择器的复杂性。

作为本发明实施例的另一种可选实施方式，图2为本发明实施例提供的另一种堆芯选择器的结构示意图，参考图2，在上述各技术方案的基础上，堆芯选择器还包括限位开关传感器60，位于限位部40靠近通道选择模块30的一侧。

具体地，限位开关传感器60用于生成进线通道10的位置信号，当进线通道10的出口端B与一出线通道50的入口端对准时，限位开关传感器60生成进线通道10的位置信号，电源控制系统(图中未示出)可以根据接收到的位置信号切断电源，停止为电磁铁301供电，由于电磁铁301为双保持电磁铁，因此进线通道10的出口端B仍能保持与出线通通道50的入口端对准的状态。

其中，限位开关传感器60包括第一限位开关传感器601和第二限位开关传感器602，沿径向方向，第一限位开关传感器601设置于进线通道10的上方，并与限位部40的上限制边缘401对齐；第二限位开关传感器602设置于进线通道10的下方，并与限位部40的下限制边缘402对齐。

具体地，图3为本发明实施例提供的一种限制部沿径向方向的截面结构示意图，参考图2和图3，限制部40内部包括相互连通的进口端E1、第一出口端E2和第二出口端E3，第一出线通道501固定在第一出口端E2内，第二出线通道502固定在第二出口端E3内，进线通道10的出口端B位于限制部40的进口端E1内，且能够在其中上下摆动。限位部40的上限制边缘401和下限制边缘402形成对进线通道10的限制结构，使得进线通道10的出口端B沿径向方向摆动的最大幅度得到限制，也就是说，进线通道10的出口端B向上摆动的最远位置为与限位部40的上限制边缘401接触的位置，向下摆动的最远位置为与限位部40的下限制边缘402接触的位置。当对电磁铁301施加正向电压，使得电磁铁301做伸出轴的动作，沿径向方向向上推动进线通道10，进线通道10的出口端B与第二出线通道502的入口端C1对准时，进线通道10的出口端B刚好与限位部40的上限制边缘401接触，与此同时，进线通道10的第二段通道102刚好与第一限位开关传感器601接触，第一限位开关传感器601输出进线通道10的位置信号，控制系统可以根据接收到的位置信号切断电源。当需要进线通道10的出口端B与第一出线通道501对准时，控制系统控制施加在电磁铁301上的电压为反向电压，使得电磁铁301做收缩轴的动作，沿径向方向向下拉进线通道10，进线通道10的出口端B与第一出线通道501的入口端D1对准时，进线通道10的出口端B刚好与限位部40的下限制边缘402接触，与此同时，进线通道10的第二段通道102刚好与第二限位开关传感器602接触，第二限位开关传感器602输出进线通道10的位置信号，控制系统可以根据接收到的位置信号切断电源。本实施例通过采用双保持电磁铁，且通过限位开关传感器60输出进线通道10的位置信号，并在限位开关传感器60输出进线通道10的位置信号时切断双保持电磁铁的供电电源，在系统长时间运行时，有利于节省电能。

可选地，继续参考图2，通道选择模块30位于固定部20和限位开关传感器60之间，且靠近限位开关传感器60设置。

具体地，这样设置的好处是，由于进线通道10具有一定的弹性，当将通道选择模块30固定在靠近进线通道10的出口端B时，能够以较小的动力推拉进线通道10沿径向方向摆动，同时通道选择模块30设置于限位开关传感器60远离进线通道10的出口端B一侧，以保证进线通道10的出口端B与第一出线通道501或第二出线通道502对准时，限位开关传感器60能够准确输出进线通道10的位置信号。

可选地，在本发明实施例中，第一出线通道501的出口端D2与储存箱连接，第二出线通道502的出口端C2与反应堆的堆芯连接，从而实现能够灵活选择进线通道10与不同的出线通道50对准，以将裂变室探测器发送至反应堆的堆芯中进行测量，或者将裂变室探测器储存在储存箱中。

本发明实施例提供的技术方案，通过设置固定部、通道选择模块和限制部，使得进线通道能够选择不同的出线通道，以灵活输出裂变室探测器。其中，通道选择模块包括电磁铁，通过电磁铁带动进线通道的第二段通道沿径向方向摆动，且在限制部的限制作用下，能够保证进线通道的出口端与出线通道的入口端精确对准。现对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案无需使用步进电机驱动堆芯选择器，避免了步进电机驱动器因无法耐受大量辐射而影响堆芯选择器的可靠性的问题，由于电磁铁不涉及电子器件，因此使用电磁铁可以提高堆芯选择器的运行可靠性，且结构简单，易于安装和维护，降低了堆芯选择器的复杂性，进而使得堆芯选择器在安全壳内占用的空间较小，提高了在安全壳内安全行走的空间。

可选地，本发明实施例还提供了一种堆芯中子注量率测量系统，包括本发明任意实施例所提供的堆芯选择器。图4为本发明实施例提供的一种堆芯中子注量率测量系统的结构示意图，参考图2和图4，在上述各技术方案的基础上，堆芯中子注量率测量系统还包括驱动装置100、路选通道400和电动阀500，堆芯选择器200用于为裂变室提供测量路径，以将探测器通过驱动装置100送入堆芯；驱动装置100与堆芯选择器200的进线通道10的入口端A连接，路选通道400的输入端与堆芯选择器200的出线通道50的出口端连接，路选通道400的输出端与电动阀500连接。

具体地，反应堆在裂变室中基于自持的裂变反应产生中子，通过反应堆堆芯中子注量率测量系统对中子注量率进行测量，以监控堆芯功率是否出现畸变，通常使用微型裂变室探测器进行测量。驱动装置100为探测器提供动力，驱动探测器进入堆芯选择器200的进线通道10，经堆芯选择器200选择输出路径后，探测器可以从堆芯选择器200的第一出线通道501的出口端D2输出至路选通道400，也可以从堆芯选择器200的第二出线通道502的出口端C2输出至储存箱300进行存储。每一驱动装置100均与以堆芯选择器200一一对应连接，路选通道400对其输入端的探测器进行路选，并通过电动阀500将探测器送入反应堆的堆芯中。其中，路选通道400的通道数量范围为10-50个，例如选取路选通道400的通道数量为30个，路选通道400对堆芯选择器200输出的探测器进一步选择，电动阀500控制路选通道400的输出端输出探测器进入堆芯进行中子注量率的测量。

需要说明的是，本发明实施例中所描述的驱动装置100、堆芯选择器200、储存箱300、路选通道400和电动阀500之间的连接关系均为管道连接。

可选地，图5为本发明实施例提供的另一种堆芯中子注量率测量系统的结构示意图，参考图2和图5，在上述各技术方案的基础上，本发明实施例提供的堆芯中子注量率测量系统还包括控制模块600，控制模块600与通道选择模块30电连接，控制模块600用于接收堆芯选择器200输出的进线通道10的位置信号，并根据进线通道10的位置信号控制电磁铁301断电保持。

具体地，控制模块600可以设置在主机柜中，用于对堆芯中子注量率测量系统进行控制，如对通道选择模块30的通断电进行控制。当对电磁铁301施加正向电压，使得电磁铁301做伸出轴的动作，沿径向方向向上推动进线通道10，进线通道10的出口端B与第二出线通道502的入口端C1对准时，进线通道10的出口端B刚好与限位部40的上限制边缘401接触，与此同时，进线通道10的第二段通道102刚好与第一限位开关传感器601接触，第一限位开关传感器601输出进线通道10的位置信号，控制模块600可以根据接收到的位置信号切断电源。当需要进线通道10的出口端B与第一出线通道501对准时，控制模块600制施加在电磁铁301上的电压为反向电压，使得电磁铁301做收缩轴的动作，沿径向方向向下拉进线通道10，进线通道10的出口端B与第一出线通道501的入口端D1对准时，进线通道10的出口端B刚好与限位部40的下限制边缘402接触，与此同时，进线通道10的第二段通道102刚好与第二限位开关传感器602接触，第二限位开关传感器602输出进线通道10的位置信号，控制模块600可以根据接收到的位置信号切断电源。

本发明实施例提供的技术方案，通过对堆芯选择器进行优化设计，无需使用步进电机驱动堆芯选择器，避免了步进电机驱动器因无法耐受大量辐射而影响堆芯选择器的可靠性的问题，由于电磁铁不涉及电子器件，因此使用电磁铁可以提高堆芯选择器的运行可靠性，且结构简单，易于安装和维护，降低了堆芯选择器的复杂性，从而降低了堆芯中子注量率测量系统的复杂性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。