一种核反应堆中传热管破漏的检测控制装置及方法与流程

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种核反应堆中传热管破漏的检测控制装置及方法。

背景技术：

众所周知，核反应堆堆芯所产生的热量，主要由核反应堆一回路冷却剂通过换热器或蒸汽发生器传递给核反应堆二回路，在热交换器或蒸汽发生器内是由成几百上千根传热管完成一、二回路的热交换。由于传热管数量多、尺寸小、管壁薄，且管内外承受不同温度和压力，一旦传热管出现破漏，一回路放射性物质泄漏，如果不进行检测会造成更为严重的后果，比如二回路介质(水或气)将向一回路渗透，会导致一回路冷却剂循环能力下降、一回路超压，甚至蒸汽爆炸。

因此为确保核电站安全运行，必须提供一种快速准确检测一、二回路传热管是否破漏的方法，并采取相应控制措施，防止事故扩大化。目前现有的检测方法，比如n16检测方法，是检测一回路是否有向二回路渗透，都是针对压水堆不适用于液态重金属为冷却剂的第四代堆型。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种核反应堆中传热管破漏的检测控制装置及方法。

本发明提供的一种核反应堆中传热管破漏的检测控制装置，包括：控制模块、以及至少三个压力传感器；所述压力传感器与所述控制模块连接；核反应堆二回路的出口管道上设置有与所述控制模块连接的第一隔离阀，所述核反应堆二回路的入口管道上设置有与所述控制模块连接的第二隔离阀；

所述每一压力传感器均设置在换热器或蒸汽发生器中，用于检测核反应堆一回路压力，并将采集的压力检测值输出至所述控制模块；

所述控制模块包括有：

事故检测单元，用于根据所述至少三个压力传感器所检测到的当前压力检测值或/及结合其上一时刻压力检测值，检测所述换热器或蒸汽发生器的传热管是否存在破漏情形；

隔离阀控制单元，用于当所述事故检测单元检测到所述传热管存在破漏情形时，控制所述第一隔离阀和所述第二隔离阀关闭，以阻止核反应堆二回路的水向核反应堆一回路渗透。

优选地，

事故检测单元包括：

第一事故检测单元，用于在判断到所述至少三个压力传感器中至少两个的压力传感器所检测到的当前压力检测值大于预设值pcon时，判定所述传热管存在破漏情形。

优选地，所述事故检测单元还包括有：第二事故检测单元；

所述第二事故检测单元，用于在判断到所述至少三个压力传感器中至少两个的压力传感器所检测到的当前压力检测值与上一时刻压力检测值的差值大于预设值δp时，则判定所述传热管有破漏。

优选地，所述预设值pcon根据所述压力传感器的仪表测量精度a、所述核反应堆一回路的最小安全阈值t、以及所述核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，且计算方式如下：pcon＝(1+a+t)*pmax。

优选地，所述预设值δp根据所述压力传感器的仪表测量精度a、所述核反应堆一回路的最小变化量c、以及所述核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，且计算方式如下：δp＝(1+a+c)*pmax。

本发明还提供一种核反应堆中传热管破漏的检测控制方法，包括下述步骤：

s100、至少三个压力传感器检测核反应堆一回路压力，并将采集的压力检测值输出至控制模块；

s200、所述控制模块根据所述至少三个压力传感器所检测到的当前压力检测值或/及结合其上一时刻压力检测值，检测换热器或蒸汽发生器的传热管是否存在破漏情形；

s300、当所述控制模块检测到所述传热管存在破漏情形时，控制设置在核反应堆二回路的出口管道上的第一隔离阀和设置在所述核反应堆二回路的入口管道上的第二隔离阀关闭，以阻止核反应堆二回路的水向核反应堆一回路渗透。

优选地，所述步骤s200包括下述步骤：

所述控制模块在判断到所述至少三个压力传感器中至少两个的压力传感器所检测到的当前压力检测值大于预设值pcon时，判定所述传热管存在破漏情形。

优选地，所述步骤s200还包括下述步骤：

所述控制模块在判断到所述至少三个压力传感器(200)中至少两个压力传感器所检测到的当前压力检测值与上一时刻压力检测值的差值大于预设值δp时，则判定所述传热管有破漏。

优选地，

所述预设值pcon根据所述压力传感器的仪表测量精度a、所述核反应堆一回路的最小安全阈值t、以及所述核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，且计算方式如下：pcon＝(1+a+t)*pmax。

优选地，所述预设值δp根据所述压力传感器的仪表测量精度a、所述核反应堆一回路的最小变化量c、以及所述核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，且计算方式如下：δp＝(1+a+c)*pmax。

实施本发明，具有如下有益效果：在第四代堆型中，如果换热器的传热管破漏，核反应堆二回路的高压水会向核反应堆一回路渗透，导致一回路的压力增加，通过本发明的装置和方法可以及时的检测出核反应堆中核反应堆一回路的压力是否增加，从而判断换热器或蒸汽发生器的传热管是否有破漏的情形，当有破漏情形时，控制核反应堆二回路上入口和出口的隔离阀关闭，从而减少更多核反应堆二回路的水向核反应堆一回路渗透，避免了发生事故，并且通过多块冗余压力传感器采集核反应堆一回路的压力值进行综合分析判断，降低了设备因单一故障误触发概率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的核反应堆中传热管破漏的检测控制装置的原理框图。

图2是本发明提供的核反应堆中传热管破漏的检测控制装置的另一实施例的结构图。

图3是本发明提供的核反应堆中传热管破漏的检测控制方法的第一方法流程图。

图4是本发明提供的核反应堆中传热管破漏的检测控制方法的第二方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种检测核反应堆中传热管破漏的检测控制装置，该装置包括：控制模块100、以及至少三个压力传感器200；其中，压力传感器200与控制模块100连接。

核反应堆二回路的出口管道上设置有与控制模块100连接的第一隔离阀310，核反应堆二回路的入口管道上设置有与控制模块100连接的第二隔离阀320，第一隔离阀310和第二隔离阀320可以分别控制核反应堆二回路的出口与入口的管道的关闭与打开。

每一压力传感器200均设置在换热器中或者均设置在蒸汽发生器中，用于检测核反应堆一回路压力，并将采集的压力检测值输出至控制模块100。其中，所采集的多个压力检测值，分别与压力传感器200一一对应。具体地，采用压力传感器200作为检测传感器，相比其他方法如温度传感器、液位传感器等，响应的速度更快，其次，选择冗余压力传感器，可降低传感器设备单一故障误触发概率，避免检测的结果不准确。

控制模块100包括有：事故检测单元140和隔离阀控制单元130。

事故检测单元140用于根据至少三个压力传感器200所检测到的当前压力检测值或/及结合其上一时刻压力检测值，检测换热器或蒸汽发生器的传热管是否存在破漏情形。

隔离阀控制单元130用于当事故检测单元140检测到换热器或蒸汽发生器的传热管存在破漏情形时，控制第一隔离阀310和第二隔离阀320关闭，以阻止更多的水向反应堆渗透。

事故检测单元140包括有：第一事故检测单元110，第一事故检测单元110用于在判断到至少三个压力传感器200中至少两个的压力传感器200所检测到的当前压力检测值大于预设值pcon时，判定换热器或蒸汽发生器的传热管存在破漏情形。

其中，第一事故检测单元110用于小破口事故的检测。

进一步地，事故检测单元140还包括有：第二事故检测单元120。第二事故检测单元120用于在判断到至少三个压力传感器200中至少两个的压力传感器200所检测到的当前压力检测值与上一时刻压力检测值的差值大于预设值δp时，则判定换热器或蒸汽发生器的传热管有破漏。例如：压力传感器200的个数为3，有3个与压力传感器200分别对应的当前压力检测值p10、p20、p30以及上一时刻压力检测值p11、p21、p31，对应的压力差值：p1＝p10-p11，p2＝p20-p21，p3＝p30-p31，如果p1、p2、p3中有至少2个满足大于预设值pcon，那么则可以判断换热器中的传热管有破漏。

其中，第二事故检测单元120用于大破口事故的检测。

本发明的检测核反应堆中换热器或蒸汽发生器的传热管破漏的检测控制装置可以采用大破口事故检测和小破口事故检测的检测方法，确保了检测的可靠性。

进一步地，预设值pcon根据压力传感器200的仪表测量精度a、核反应堆一回路的最小安全阈值t、以及核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，计算公式为：pcon＝(1+a+t)*pmax，例如：a＝1％、t＝5％，那么pcon＝(1+1％+5％)*pmax＝1.06pmax。

预设值δp根据压力传感器200的仪表测量精度a、核反应堆一回路的最小变化量c、以及核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，计算公式为：δp＝(1+a+c)*pmax，例如：a＝1％、c＝2％，那么δp＝(1+1％+2％)*pmax＝1.03pmax。

本发明提供的用于检测核反应堆中换热器传热管的装置的另一实施例，如图2所示，传热管2绕在换热器1上，三个压力传感器11、12、13设置在换热器1中，并且还分别与控制模块9连接，压力传感器11、12、13检测换热器1中的压力，并将采集的检测数据输出至控制模块9，控制模块9分别与设置在核反应堆二回路出口管道4上的二回路出口隔离阀v1、设置在二回路入口管道3上的二回路入口隔离阀v2连接，当控制模块9判断换热器传热管有破漏时，控制隔离阀v1、v2关闭，以隔断二回路出口、入口管道，其中，核反应堆一回路入口管道5、核反应堆一回路出口管道6分别如图2所示。

本发明还提供一种用于检测换热器传热管破漏的方法，如图3所示，该方法包括下述步骤：

s100、至少三个压力传感器200检测核反应堆一回路压力，并将采集的压力检测值输出至控制模块100。

s200、控制模块100根据至少三个压力传感器200所检测到的当前压力检测值或/及结合其上一时刻压力检测值，检测换热器或蒸汽发生器的传热管是否存在破漏情形。

s300、当控制模块100检测到换热器或蒸汽发生器的传热管存在破漏情形时，控制设置在核反应堆二回路的出口管道上的第一隔离阀310和设置在核反应堆二回路的入口管道上的第二隔离阀320关闭，以阻止更多的水向反应堆渗透。

进一步地，步骤s200包括下述步骤：

控制模块100的第一事故检测单元110在判断到所述至少三个压力传感器200中至少两个的压力传感器200所检测到的当前压力检测值大于预设值pcon时，判定换热器或蒸汽发生器的传热管存在破漏情形。

进一步地，步骤s200还包括下述步骤：

控制模块100的第二事故检测单元120在判断到至少三个压力传感器200中至少两个的压力传感器200所检测到的当前压力检测值与上一时刻压力检测值的差值大于预设值δp时，则判定换热器或蒸汽发生器的传热管有破漏。

进一步地，预设值pcon根据压力传感器200的仪表测量精度、核反应堆一回路的最小安全阈值、以及核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，计算公式为：pcon＝(1+a+t)*pmax，例如：a＝1％、t＝5％，那么pcon＝(1+1％+5％)*pmax＝1.06pmax。

预设值δp根据所述压力传感器200的仪表测量精度、核反应堆一回路的最小变化量、以及核反应堆一回路的所能承受的最大压力pmax求得，计算公式为：δp＝(1+a+c)*pmax，例如：a＝1％、c＝2％，那么δp＝(1+1％+2％)*pmax＝1.03pmax。

本发明提供的用于检测核反应堆中换热器传热管的方法的另一实施例，如图4所示，包括下述步骤：

s1、三个压力传感器采集核反应堆中换热器中的压力值输出至控制模块。

s2、控制模块判断三个对应的压力值p1(t)、p2(t)、p3(t)是否大于预设值pcon。

s3、控制模块判断三个当前压力值p1(t)、p2(t)、p3(t)与上一时刻压力值p1(t-1)、p2(t-1)、p3(t-1)的差值是否大于预设值δp。

s4、当p1(t)、p2(t)、p3(t)中有2个大于预设值pcon时，执行步骤s6。

s5、p1(t)-p1(t-1)、p2(t)-p2(t-1)、p3(t)-p3(t-1)中有2个大于预设值δp，执行步骤s6。

s6、当s4或s5中有一步执行了，就执行步骤s7。

s7、控制模块控制隔离阀v1、v2关闭。

综上所述，本发明涉及一种核反应堆中传热管破漏的检测控制装置及方法，具体地，该核反应堆中一回路冷却剂为常压液态重金属，且该传热管为蒸汽发生器传热管或换热器传热管，在第四代堆型中，如果换热器或蒸汽发生器的传热管破漏，核反应堆二回路的水或汽会向核反应堆一回路渗透，导致一回路的压力增加，通过本发明的检测控制装置及方法，可以及时的检测出核反应堆一回路的压力是否增加，从而判断换热器或蒸汽发生器的传热管是否有破漏的情形。在检测出换热器或蒸汽发生器的传热管有破漏的情形时，还可以控制第一隔离阀310和第二隔离阀320的关闭，从而减少更多核反应堆二回路的水或汽向核反应堆一回路渗透，避免了发生事故。此外，本发明装置及方法，还可以选择采用了大破口事故检测和小破口事故检测两种互补的检测控制方法，确保了检测的可靠性，并且本发明装置及方法还通过多块冗余压力传感器200采集核反应堆一回路的压力值进行综合分析判断，降低了设备因单一故障误触发概率。

本发明提供的检测核反应堆中换热器或蒸汽发生器的传热管破漏的检测控制装置及方法，可快速、稳定、可靠检测换热器或蒸汽发生器的传热管是否破漏，并提供控制方法，控制事故的发展，提高反应堆的安全性，降低不必要的经济损失。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。