用于堆芯监测和保护的混合反应堆堆芯内探测器组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及堆芯内探测器组件，并且更具体地，涉及一种能够同时执行堆芯监测 功能和堆芯保护功能的混合堆芯内探测器组件。
【背景技术】
[0002] 针对核反应堆的安全操作的最重要的指标是功率峰值系数，并且为了监测功率峰 值因子的值，必须连续且精确地测量三维堆芯功率分布。用于执行核电站的堆芯监测的堆 芯内探测器被分为（用于WH型核电站的）移动型和（用于0PR1000核电站的）固定型。
[0003] 移动型堆芯内探测器能够精确地测量三维堆芯功率分布，但是由于仅周期性地测 量功率分布，所以不能执行在线测量。另一方面，固定型堆芯内探测器能够执行在线测量， 但是因为其在轴向堆芯探测器的数量方面受限制，并且反应时间慢且在堆芯中燃烧，所以 必须定期地用新的固定型堆芯内探测器来更换。
[0004] 此外，在0PR1000核电站中使用的固定型堆芯内探测器组件在正常操作期间被插 入和固定到位于核燃料组件的中心内的导管中，并且以超过20%的额定热功率实时地监测 核反应堆堆芯的中子通量分布。45个固定型堆芯内探测器组件被安装在核反应堆的被判断 为能够监测堆芯中的功率分布的堆芯内位置处。
[0005] 如图1和图2所示，常规堆芯内探测器组件10包括五个铑探测器11、一个背景探 测器12、能够测量堆芯的冷却剂出口温度的两个堆芯出口热电偶（堆芯出口T/C) 13、用于 填充中央构件组件与探测器之间的空间的填充焊丝14、设置在内部的延伸管15和设置在 外部的护套管16。
[0006] 另外，设置在各个堆芯内探测器组件10内的五个铑探测器11在长度上约为16英 寸（40cm)，并且分别是核燃料组件的高度的10%、30%、50%、70%和90%以监测堆芯的功 率分布。
[0007] 此外，由于使用堆芯外探测器，所以常规堆芯保护系统需要保守计算以便计算作 为主要堆芯安全参数的偏离泡核沸腾比（departurefromnucleateboilingratio)和局 部功率密度。在使用堆芯外探测器的情况下，由于不可能精确地测量作为针对核反应堆的 安全操作的最重要的指标的三维堆芯功率分布，所以使用虚拟保守功率分布来计算偏离泡 核沸腾比和局部功率密度。
[0008] 因此，如果使用安全级别的堆芯内探测器直接计算三维堆芯功率分布并且将该三 维堆芯功率分布应用于堆芯保护系统，则能够获得大的停堆裕度（shutdownmargin)或安 全裕度。因此，已强调了安全级别的堆芯内探测器的重要性。然而，常规铑堆芯内探测器具 有一些缺陷，所述缺陷在于它是一种具有两至三个周期（三至四年）的寿命的消耗型探测 器，并且因为它由于测量信号的时间延迟而具有不确定性，所以其不能被用于安全系统中。
[0009] 常规堆芯内探测器用作堆芯监测功能，并且堆芯外探测器用作堆芯保护功能。另 外，具有两至三个周期的寿命的该常规铑堆芯内探测器导致探测器更换成本升高，并且要 求用于存储高放射性废料的空间安全。因此，常规堆芯内探测器增加了运营核电站的负担。
[0010] 此外，现有技术公开了一种混合型堆芯内探测器组件，该混合型堆芯内探测器组 件包括：铂固体探测器，该铂固体探测器具有形成在形成集电极的包壳管（claddingtube) 内的中部的发射极、被连接至发射极的一端以用于传输信号的轴向电缆、以及被填充在所 述包壳管与所述轴向电缆所连接的发射极之间的空间中的绝缘体；钒探测器，该钒探测器 具有形成在形成集电极的包壳管内的中部的发射极、被连接至发射极的一端以用于传输信 号的轴向电缆、以及被填充在所述包壳管与所述轴向电缆所连接的发射极之间的空间中的 绝缘体；以及背景探测器，该背景探测器具有形成在形成集电极的包壳管内以用于传输信 号的轴向电缆和被填充在所述包壳管与所述轴向电缆之间的空间中的绝缘体。铂固体探测 器、钒探测器和背景中子探测器被一体形成。
【发明内容】
[0011] 技术问题
[0012] 因此，本发明致力于解决在现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的是提 供一种混合堆芯内探测器组件，该混合堆芯内探测器组件能够同时执行堆芯监测功能和堆 芯保护功能，并且能够利用非消耗或低消耗材料作为对中子反应的发射体材料来延长探测 器的寿命。
[0013] 技术方案
[0014] 为实现以上目的，本发明提供了一种能够同时执行堆芯监测功能和堆芯保护功能 的混合堆芯内探测器组件，所述混合堆芯内探测器组件包括：钒探测器和背景探测器，所述 钒探测器和所述背景探测器用于执行所述堆芯监测功能；铂探测器，所述铂探测器用于执 行所述堆芯保护功能；以及一个集成堆芯出口热电偶。
[0015] 这里，从所述钒探测器生成的信号被输入到堆芯监测系统中并且被用于计算三维 堆芯功率分布以执行所述堆芯监测功能。
[0016] 此外，所述钒探测器的数量是5,并且5个所述钒探测器具有预定长度且高度分别 是核燃料组件的高度的10%、30%、50%、70%和90%。
[0017] 另外，从所述铂探测器生成的信号被输入到堆芯保护系统中以执行所述堆芯保护 功能。
[0018] 此外，所述铂探测器的数量是3,并且所述铂探测器被布置为分别负责堆芯的三分 之一。
[0019] 有益效果
[0020] 利用钒探测器和铂探测器，根据本发明的混合堆芯内探测器组件能够同时执行堆 芯监测功能和堆芯保护功能。
[0021] 另外，因为能够快速响应的铂被用作发射体材料，所以根据本发明的混合堆芯内 探测器组件能够直接测量堆芯的状态以在应用基于堆芯内探测器的堆芯保护系统时，增强 计算三维功率分布的精度。因此，根据本发明的混合堆芯内探测器组件能够通过消除在使 用堆芯外探测器时的保守并且增大偏离泡核沸腾比和局部功率密度的裕度来有助于核电 站的功率增加。
[0022] 另外，根据本发明的混合堆芯内探测器组件能够通过应用非消耗材料或低消耗材 料（诸如钒或铂）作为对中子反应的发射体材料来延长探测器的寿命。因此，根据本发明 的混合堆芯内探测器组件在使用高放射性材料之后能够将堆芯内探测器废料的量减少达 现有技术的三分之一，并且因此它能够保证使用高放射性废料的空间且降低核电站工人的 车虽射暴露。
【附图说明】
[0023] 图1是常规铑堆芯内探测器组件的结构的截面图。
[0024] 图2是该常规铑堆芯内探测器组件的结构的概念图。
[0025] 图3是根据本发明的优选实施方式的用于堆芯监测和堆芯保护的混合堆芯内探 测器组件的结构的概念图。
[0026] 图4是根据本发明的优选实施方式的用于堆芯监测和堆芯保护的该混合堆芯内 探测器组件的结构的截面图。
【具体实施方式】
[0027] 参照附图，现在将详细参照本发明的优选实施方式。在本发明的描述中，当判断出 对与本发明相关的已知功能或结构的详细描述可能会使关键点不清楚时，将省略对该已知 功能或结构的详细描述。另外，虽然本文将详细描述本发明的优选实施方式，但是应理解， 并不旨在将本发明的技术构思限制为所公开的特定形式，而是相反，能够以落入本