核电站乏燃料水池监测系统、方法与流程

本发明属于核电站技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站乏燃料水池监测系统、方法。

背景技术：

在核电站正常运行和维修换料期间，乏燃料水池(Spent Fuel Pool，SFP)主要用于存放从堆芯移出的乏燃料组件，并采用水循环冷却的方式将SFP内存储的乏燃料组件衰变热导出，然后经热交换器换热之后再返回到池内来持续导出SFP内热量以维持池水温度在可接受的范围内。为了保证SFP的水位在乏燃料格架顶部之上，并持续监测乏燃料水池中的池水温度，SFP设置有由液位仪表和温度仪表组成的监测系统。温度仪表主要用于测量SFP水温，为燃料处理区域的操纵员提供SFP温度指示，以评价正常冷却系统的性能。当SFP水温超过正常整定值时，产生高报，指示SFS系统冷却能力下降或乏燃料产生热负荷增加，需要加强SFS系统的冷却能力。液位仪表主要用于测量位于乏燃料格架之上的乏燃料池液位并提供连续指示，当液位低于正常整定值时，指示池水装量异常，需要操纵员注意和采取相应的动作。

但是，现有的监测方法，存在如下缺陷：

现有的监测方法无论是间断监控方法还是连续监控方法，其检测仪器的安全性都不足够。现有核电站的一种监控方案，具体的仪表配置如表1所示。

表1现有一种监测方法仪表配置

另一中主要应用于非能动三代核电站的监控方案，具体的仪表配置如表2所示。

表2现有另一种监测方法仪表配置

如前所述，现有的温度仪表、液位仪表在供电、安装和测量通道的设置等方面均无法满足核电站发生严重事故的功能需求，如果采用现有的方案，在核电站发生严重事故后会产生乏燃料水池监测系统不可用的严重后果，进一步可能发生乏燃料组件裸露或损坏的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种可用性更强，安全性更高的核电站乏燃料水池监测系统、方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站乏燃料水池监测系统，包括：至少一个连续温度测量仪表、至少一个连续液位测量仪表、监测主控机，连续温度测量仪表、连续液位测量仪表均设置在所述乏燃料水池上，连续温度测量仪表、连续液位测量仪表的输出端与监测主控机通信连接，且连续温度测量仪表为安全级连续温度测量仪表，连续液位测量仪表为安全级连续液位测量仪表。

作为本发明核电站乏燃料水池监测系统的一种改进：

所述连续温度测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级；

所述连续液位测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级。

作为本发明核电站乏燃料水池监测系统的一种改进：

所述连续温度测量仪表为抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级的铂电阻温度计；

所述连续液位测量仪表为抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级的压力变送器。

作为本发明核电站乏燃料水池监测系统的一种改进，还包括温度表决器、液位表决器；

多个所述连续温度测量仪表的输出端与温度表决器的输入端连接，温度表决器的输出端与监测主控机通信连接；

多个所述连续液位测量仪表的输出端与液位表决器的输入端连接，液位表决器的输出端与监测主控机通信连接。

作为本发明核电站乏燃料水池监测系统的一种改进，所述温度表决器、所述液位表决器均为三选二表决器，所述连续温度测量仪表的数量为三个，所述连续液位测量仪表的数量为三个。

作为本发明核电站乏燃料水池监测系统的一种改进，所述连续温度测量仪表通过支架安装在乏燃料水池顶部边缘。

作为本发明核电站乏燃料水池监测系统的一种改进，所述连续液位测量仪表通过常开隔离阀与乏燃料水池上的接管连接。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站乏燃料水池监测方法，包括：

获取设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，当温度信号超过温度告警阈值，则进行温度告警，所述连续温度测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级；

获取设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，当液位信号低于液位告警阈值，则进行液位告警，所述连续液位测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级。

作为本发明核电站乏燃料水池监测方法的一种改进：

所述获取设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，当温度信号超过温度告警阈值，则进行温度告警，包括：获取多个设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，对所获取的温度信号采用多数表决逻辑得到表决后温度信号，当表决后温度信号超过温度告警阈值，则进行温度告警；

所述获取设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，当液位信号低于液位告警阈值，则进行液位告警，包括：获取多个设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，对所获取的液位信号采用多数表决逻辑得到表决后液位信号，当表决后液位信号低于液位告警阈值，则进行液位告警。

作为本发明核电站乏燃料水池监测方法的一种改进：

所述获取多个设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，对所获取的温度信号采用多数表决逻辑得到表决后温度信号，具体包括：获取三个设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，对所获取的三个温度信号采用三选二表决逻辑得到表决后温度信号；

所述获取多个设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，对所获取的液位信号采用多数表决逻辑得到表决后液位信号，具体包括：获取三个设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，对所获取的液位信号采用三选二表决逻辑得到表决后液位信号。

作为本发明核电站乏燃料水池监测方法的一种改进，所述方法还包括：

当温度信号超过温度告警阈值，则提高乏燃料水池的冷却能力；

当液位信号低于液位告警阈值，则对乏燃料水池进行补水。

与现有技术相比，本发明的核电站乏燃料水池监测系统、方法，具有以下效果：

采用安全级连续监测方式的液位和温度仪表进行乏燃料水池液位和温度的监测，满足核电站严重事故后乏燃料水池的监测和控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站乏燃料水池监测系统、方法及其有益效果进行详细说明。

图1为本发明一种核电站乏燃料水池监测系统的系统模块图。

图2本发明一实施例中一种核电站乏燃料水池监测系统的系统模块图。

图3为本发明一实施例中一种核电站乏燃料水池监测系统的连续温度测量仪表安装示意图。

图4为本发明一实施例中一种核电站乏燃料水池监测系统的连续液位测量仪表安装示意图。

图5为本发明一种核电站乏燃料水池监测方法的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1，本发明一种核电站乏燃料水池监测系统的系统模块图，包括：至少一个连续温度测量仪表10、至少一个连续液位测量仪表20、监测主控机40，连续温度测量仪表10、连续液位测量仪表20均设置在所述乏燃料水池30上，连续温度测量仪表10、连续液位测量仪表20的输出端与监测主控机40通信连接，且连续温度测量仪表10为安全级连续温度测量仪表，连续液位测量仪表20为安全级连续液位测量仪表。

由于采用的是连续温度测量仪表10和连续液位测量仪表20，因此可以对乏燃料水池30进行连续测量，测量结果送至监测主控机40。

监测主控机40可以是数字化控制系统(Digital Instrument&Control System，DCS)中的监控平台，同时，监测主控机40在获得温度和液位信号可以通过网络传送到主控室的安全级操纵员工作站上显示和报警。同时，还可以根据需要将部分信息送到应急指挥中心，以满足事故工况下核电站应急指挥的需求。

本发明采用安全级连续监测方式的液位和温度仪表进行乏燃料水池液位和温度的监测，满足核电站严重事故后乏燃料水池的监测和控制。

本发明核电站乏燃料水池监测系统的一个实施例中：

所述连续温度测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级；

所述连续液位测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级。

本发明核电站乏燃料水池监测系统的一个实施例中：

所述连续温度测量仪表为抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级的铂电阻温度计；

所述连续液位测量仪表为抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级的压力变送器。

本发明一实施例中，具体的仪表配置如表3所示。

表3本发明技术方案仪表配置

本发明核电站乏燃料水池监测系统的一个实施例中，还包括温度表决器、液位表决器；

多个所述连续温度测量仪表10的输出端与温度表决器的输入端连接，温度表决器的输出端与监测主控机通信连接；

多个所述连续液位测量仪表的输出端与液位表决器的输入端连接，液位表决器的输出端与监测主控机通信连接。

本实施例的液位和温度仪表均采用表决器进行信号采集和处理，从而提高可靠性。

本发明核电站乏燃料水池监测系统的一个实施例中，所述温度表决器、所述液位表决器均为三选二表决器，所述连续温度测量仪表的数量为三个，所述连续液位测量仪表的数量为三个。

本实施例的液位和温度仪表均采用三取二逻辑进行信号采集和处理，进一步提高可靠性。

请参阅图2，本发明核电站乏燃料水池监测系统的一个实施例中，连续温度测量仪表为铂电阻温度计11，连续液位测量仪表为压力变送器21，温度表决器、液位表决器均为三选二表决器50，作为监测主控机的DCS 41通过网络将温度和液位信息上传至主控室42或应急指挥中心43。

请参阅图3，本发明核电站乏燃料水池监测系统的一个实施例中，所述连续温度测量仪表10通过支架安装在乏燃料水池30顶部边缘。

请参阅图4，本发明核电站乏燃料水池监测系统的一个实施例中，所述连续液位测量仪表20通过常开隔离阀60与乏燃料水池30上的接管70连接。

本实施例将连续液位测量仪表20与乏燃料水池30上的接管70通过常开隔离阀60连接，连续液位测量仪表20位于常开隔离阀60的下游，从而使得常开隔离阀60到乏燃料水池30这段管道可对仪表进行维修操作。

请参阅图5，本发明一种核电站乏燃料水池监测方法的工作流程图，包括：

步骤S501，获取设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，当温度信号超过温度告警阈值，则进行温度告警，所述连续温度测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级；

步骤S502，获取设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，当液位信号低于液位告警阈值，则进行液位告警，所述连续液位测量仪表的抗震等级为I级、安全等级为1E级、供电等级为安全级。

本发明采用安全级连续监测方式的液位和温度仪表进行乏燃料水池液位和温度的监测，满足核电站严重事故后乏燃料水池的监测和控制。

本发明核电站乏燃料水池监测方法的一个实施例中：

所述获取设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，当温度信号超过温度告警阈值，则进行温度告警，包括：获取多个设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，对所获取的温度信号采用多数表决逻辑得到表决后温度信号，当表决后温度信号超过温度告警阈值，则进行温度告警；

所述获取设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，当液位信号低于液位告警阈值，则进行液位告警，包括：获取多个设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，对所获取的液位信号采用多数表决逻辑得到表决后液位信号，当表决后液位信号低于液位告警阈值，则进行液位告警。

具体来说，多数表决逻辑可以采用表决器实现。

本实施例的液位和温度信号均采用多数表决逻辑进行处理，从而提高可靠性。

本发明核电站乏燃料水池监测方法的一个实施例中：

所述获取多个设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，对所获取的温度信号采用多数表决逻辑得到表决后温度信号，具体包括：获取三个设置在乏燃料水池上的连续温度测量仪表的温度信号，对所获取的三个温度信号采用三选二表决逻辑得到表决后温度信号；

所述获取多个设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，对所获取的液位信号采用多数表决逻辑得到表决后液位信号，具体包括：获取三个设置在乏燃料水池上的连续液位测量仪表的液位信号，对所获取的液位信号采用三选二表决逻辑得到表决后液位信号。

本实施例的液位和温度信号均采用三选二表决逻辑进行处理，从而提高可靠性。

本发明核电站乏燃料水池监测方法的一个实施例中，所述方法还包括：

当温度信号超过温度告警阈值，则提高乏燃料水池的冷却能力；

当液位信号低于液位告警阈值，则对乏燃料水池进行补水。

采用本发明的技术方案，通过连续监测方法，以及对温度测量仪表的安全性和可靠性的增强，从而提高了严重事故后乏燃料监测系统的可用性，提高了核电站事故后运行的安全性，减少了放射性泄露的几率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。