堆芯探测器组件的制作方法

本实用新型专利属于核能领域，并且可以用作监测核反应堆堆芯状况的堆芯探测器组件，主要用于压水反应堆和沸水反应堆。

背景技术：

已知的堆芯探测器组件，包含一个带有法兰的细长主体和密封通道，里面固定着自给能中子探测器，配备着线缆和电缆型热电转换器，其中所有电缆是沿密封通道布置。(专利俄罗斯联邦№2092916,类C21C17/02,1997).

此已知装置的缺点是可操作性差且对堆芯不同参数测量精度不够高。主要原因是由于组件及通道内的所有元件受到渗透进本体的水的不断腐蚀。作为中子探测器的自给能探测器和作为温度探测器的电缆型热电转换器没有严格进行固定，也导致中子通量和温度测定的误差。除此之外，在组件运行过程中，探测器有可能改变其最初的位置，这也会导致测量精度的降低。

最新根据核心技术和研究成果获得的解决方案：堆内探测系统探测器组件，包含带有法兰的细长本体和中空圆柱形套筒形密封通道，其密封连接至配备有带电缆的自给能探测器，电缆型热电转换器及带电缆的热转换型液位传感器的细长本体，并且所有电缆使用探测器固定元件穿过密封通道，固定元件包括槽型板，细长管和夹持器，其中放置探测器电缆的管位于通道和槽型板之间并用夹具连接。自给能中子探测器固定在该板的一个表面上，它们的电缆通过该板的狭缝至另一面并用夹具固定，每个热电转换器的端部通过夹持器的焊接连接至本体的内表面，夹持器依靠于附属于板及/或管的夹板上；热电转换器的冷端放置在装有电阻式温度计的被动式恒温箱上，壳体是密封的且其内部充满着惰性气体。(俄罗斯联邦专利№2140105C1,G21C17/00， 1999).

此实用模型的缺点是运行可靠性低并且反应堆堆芯参数的测量精度不够。

技术实现要素：

新发明的目的是提高运行可靠性并提升反应堆堆芯参数的测量精度。

上述技术成果是通过下列方式实现：用于监测反应堆堆芯参数的堆内探测器组件，包括带有细长主体，法兰和密切连接至细长主体的中空圆柱形套筒形式的密封通道，细长主体中包含配备有电缆的自给能探测器，电缆型热电转换器及配电缆的热转换型液位传感器，并且所有电缆通过探测器固定元件穿过密封通道，固定元件包括凹槽U型板，细长管和夹持器，其中放置探测器电缆的管子位于通道和槽型板之间并用夹具连接。自给能中子探测器固定到该板的一个表面上，它们的电缆通过狭缝至该板的另一面用并用夹具固定，每个热电转换器的端部通过夹持器的钎焊连接到所述壳体的内表面，夹持器依靠于附属于板和/或管的夹板，热电转换器的冷端放置在装有电阻式温度计的被动式恒温箱中，壳体是密封的且其内部充满着惰性气体。其中，套管上设置有一环形槽，和对称地布置在中间部分的外表面上的两个平座，在套管圆柱部分的端部，设置有孔洞直径大于套管其他主要部分直径的孔洞，在上述套筒终端孔洞内，固态圆柱体沿放置探测器电缆的凹槽进行布置，并借助钎焊对圆柱体终端及上述电缆进行密封；在套管的平座置有两个相互垂直的孔，其中一个孔洞开在套管外表面，在其腔内充入惰性气体后将孔焊接住。另一个孔洞设在套管通道表面，板的中部有长形孔，热电转换器安装在扁平板上，由夹板支撑的夹持器安装在热电转换器末端靠近热端焊接处。通过电缆的套管孔的直径，应小于通道圆柱体直径，也就是小于套筒内部用于承接圆柱体对接端所形成的凸起部分的内径。在组件中，固定有所有探测器的细长主体，严格密封且在其内部腔内充满惰性气体，首选氦。因此，在组件中，由反应堆压力容器高压区域到低压区域的交接处形成两个屏障。第一 道屏障是细长壳体，组件中的第二道屏障是密封通道，其通过安装第二圆柱体至上述通道来提升运行可靠性。从高压区域至组件低压转变的两道屏障确保了组件的高可靠性。

平板应为U形板，并且最好做成诸如中空的半圆柱体，自给能探测器沿内表面放置在圆柱体内。因此，确保探测器位置沿一条直线，从而使得中子通量待测区域的测量精度得到提升。自给能探测器固定在U形板的内表面，其电缆通过板的狭缝并固定在板的反面。探测器及其电缆的这种布置消除了探测器的相互影响，因为作为支撑物的板也完成了屏蔽体的功能。通过板的材料通过吸收逃离收集体的电子，完全屏蔽沿任意探测器收集体布置的探测器电缆。

膨胀的细长管在夹持器弯曲至穿透套筒环形槽的部分，拥有可弯曲至通道套管环形槽内的须状物。夹具的应用可将管固定在预设位置。

该板由高电子吸收截面的材料制成，例如不锈钢或镍铬铁合金，板的厚度应该是0.4-1mm。板厚度小于0.4mm时，屏蔽不够并对探测器造成相互影响，而当板厚度超过1mm，则组件内部元件的总尺寸会增加，且不能提高中子通量的测量精度。

板子有一个凹槽形状，自给能中子探测器沿板内部平面下部区域布置。凹槽形状的板子确保了探测器组件布局的紧凑型和固定的可靠性。

夹持器有一个凹槽形状且其内部充满钎焊，从而固定相应的温度探测器。夹持器的这种形式确保了探测器固定的可靠性。

组件包含有由弹性材料制成的夹具形状的辅助固定元件，通过这些固定元件将自给能探测器组件及电缆固定在板的表面上。辅助固定原件及其外形的引入确保了固定的可靠性。夹具通过恒定夹紧力确保了探测器及电缆的有效固定。与自给能中子探测器一同，夹具上放置着作为温度探测器的热电转换器的电缆。

细长壳体的空腔填充有氦气。壳体中的惰性氦气确保了组件在保护性氦环境下运行,从而没有与氧化剂持续接触。此外，由于氦的高导热性改善了元件与壳体壁的热交换。

热电换能器至少有一端被固定在接近塞头端的内表面上。

组件下端制成内部和外部带有盲孔的空心圆锥体，热电转换器的端部安装并焊接在盲孔内。

与壳体上部进行焊接位置的通道壁厚的与壳体壁厚相同。相同的焊接件厚度可提高焊接的可靠性。

套管上部柱体由一端焊塞住的焊接管制成。内部空腔充满惰性气体的管子使得组件功能的可靠性大大提高。

组件的上部分为电气连接件。连接件的存在减小了组件外形尺寸并简化了其运行。

液位传感器的敏感元件由加热电缆和位于它和细长壳体内壁间的热电转换器端部焊接在一起制成。此布置提升了冷却剂液位监测的精度。

分析现有的技术表明，此实用新型专利中所述的被申请的产品特征是未知的。这使得我们可以断定它符合“新事物”的标准。

附图说明

通过图纸，结构描述和实例来阐述本实用新型的概要。

图1表示探测器组件的纵剖面。

图2表示放大比例的片段A。

图3表示沿B-B线横切的组件剖面图。

图4表示B段中，组件的片段图。

图5表示沿G-G线横切的组件剖面图。

图6表示沿D-D线横切的组件剖面图。

图7表示沿E-E线横切的组件剖面图。

具体实施方式

堆芯探测器组件用于反应堆堆芯参数的监测(图1)，包含带有细长壳体1、法兰2、及带有两个平座4的中空圆柱形套筒形式的密封通道3，平座4对称的布置在中间部分的外表面，连接到布置有带电缆7的自给能中子探测器6，电缆型热电转换器8和热交换型冷却剂液位测量装置9，供电电缆10的细长壳体5，所有电缆通过通道3，探测 器的固定元件，包括凹槽形板11，细长管12和夹持器13，探测器7的电缆，11，37穿过细长管12，细长管12位于通道3和板11之间并用夹具14(图3)将他们连接起来。自给能中子探测器6固定在板11的一面上，它们的电缆10(图4)穿过板11上的狭缝15到达板的另一面，之后用夹具16固定(图5)，每个热电转换器8的端部通过钎焊合金17及夹持器18固定在本体5的内表面，夹持器18靠在附属于板11及/或管12的压力薄板19上。热电转换器8，29的冷端放置在装有电阻式温度计36的被动式恒温箱35内；本体5严格密封且其内腔20充满惰性气体。套管3的圆柱体部分的端部(图2)，设置有直径比套管主要部分上的孔22更大的孔21，套管3端部的孔21周边放置带有沟槽的实心圆柱体23和24，探测器7，11，37的电缆放置在狭缝内，通过与圆柱体端部23，24用钎焊进行密封。在套管的平座4上，制成两个相互垂直的孔38，在腔20和25充满惰性气体后，通过在通道3套筒的平座4外部焊住26来将其中一些孔洞关闭，而另一些孔洞通过通道3套管端部打开，在板11上的孔15(图4)作为板11中部的一个细长钉孔；在装有热电转换器8的端部的位置是平的，夹持器18以薄夹板19为支撑，安装在热电传感器下端靠近热焊点(图6)的地方。细长管12通过螺纹距0,75～1,0mm的螺纹28直接连接到套管27，并在夹持器13的末端有弯曲至通道套管环形槽内的须状物。板11由高电子吸附截面材料制成，板的厚度0.4-1mm。板11可以由不锈钢或镍铬铁合金制成。板11为凹槽形状，使得自给能中子探测器6沿板内部外表面放置。夹持器18(图6)具有凹槽形状且其内部空腔充满焊料，固定着温度探测器8。组件带有辅助固定元件(图1，3，5)，由弹性材料制成夹具14，16的形式，通过辅助固定元件可将自给能中子探测器6和电缆7，10固定在板表面。细长壳体5的内腔20和25填充满氦气。热电转换器8的一端固定在靠近塞端(热接点)的壳体5内表面。组件壳体5(图1)下端制成内部和外部带有盲孔的细长圆锥状28，热电转换器29安装并焊接在盲孔上。通道3与壳体5上部焊接的部分制成与壳体5(图2)壁厚相同的套管30。柱体23与管32焊接在一起，管32的另一端由焊点33堵塞。组件的上部有电气 连接件34。冷却剂液位传感器的敏感元件(图7)，由加热电缆和位于它与细长壳体5内壁之间并焊接在一起的热电转换器端部组成。

与已知的堆内探测器组件相比，本次权利要求的堆内探测器组件提供更高的可靠性，因为由反应堆外壳高压区域到低压区域存在双重屏蔽，确保电缆密封通道结构的可靠性，由于不存在氧化介质影响，确保了组件内所有连接的可靠运行。本次权利要求的组件提供了更高水平的核反应堆运行安全水平。

除此之外，与已知的组件相比，本次权利要求的组件提供更高的测量精度，这是因为组件内每个探测器位置的精确测定，及在组件运行的整个寿命内探测器严格固定在预置位置上。由于自给能中子探测器电缆使用板材屏蔽，使得中子通量的测量精度提高了超过3％。

“POZIT”股份有限公司(莫斯科地区。，普希金区，普拉夫金斯克镇)制作的探测器组件的原型已成功通过了堆内探测系统的现场测试。该试验证实了探测器组件运行的高可靠性(没有观察到探测器故障或特性受损)，不仅如此，还确保提高了使用探测器组件进行的所有反应堆参数监测的准确性。

综上所述，可以得出结论，进行权利要求的探测器组件，可以运用在实践中并可达到权利要求的技术效果，即，它满足“工业化应用”的标准。