一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法及装置与流程

本发明涉及反应堆工程技术领域，具体涉及一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法及装置。

背景技术：

10mw高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种固有安全性好、发电效率高、用途极为广泛的先进核反应堆。反应堆活性区由石墨反射层围成，芯部装有球形燃料元件，形成球床型高温冷气的堆芯。初装堆时，将以一定比例混合的燃料球和石墨球装入堆芯，过渡期间，堆芯球形燃料元件由一定比例的燃料球和石墨球组成，平衡堆芯时全部为燃料球。由于10mw高温气冷堆球床堆芯的特殊性，在堆芯内部不设置测温元件。为了验证球床堆堆芯理论计算的不确定性问题(例如球流、局部填充率变化、冷却剂流量分配等)，了解理论计算的误差和导致偏差的因素，确定可以保证高温气冷堆安全运行的最高出口温度，需要对堆内最高温度进行测量和计算分析。

10mw高温气冷堆堆内测温试验采用从堆芯顶部加入测温石墨球，使其自上向下经过堆芯后，卸出堆芯的方式，达到测量堆芯内部最高温度的目的。测温石墨球是将不同熔点的金属丝封装入耐高温的高纯石英内，紧密结合于石墨球中制作而成。通过对卸出堆体的测温石墨球进行最终检测，根据封装在石墨球内的金属丝熔断情况，判断测温石墨球所经历的温度，测量出堆芯出口温度。

测温试验中从堆芯排出的球形元件，在燃料装卸系统提升器的燃耗测量位置，利用高纯锗(hpge)γ谱仪对其进行检测识别，判断结果为燃料球或石墨球的需将其返回堆芯，为测温石墨球需要将其经乏燃料元件卸料管段卸出至堆体外。10mw高温气冷堆的乏燃料卸料管段中的乏燃料元件在卸出过程中，经操作气动分配器将乏燃料元件(或石墨球)卸出至乏燃料储罐(或石墨球储罐)。根据这三种球形元件放射性活度及其载带的放射性核素不同，高分辨率的高纯锗(hpge)γ谱仪是可以准确检测并识别出测温石墨球，但在实际操作过程中由于测量误差以及操纵人员操作失误，将燃料球卸出至测温石墨球储罐或石墨球储罐，将会给燃料球的转移带来相当大的困难，给人员及环境带来严重影响；将石墨球卸出至测温石墨球储罐，会增加试验后期测温石墨球的处理及检查工作量，延长测温试验周期。因此为了使试验过程最优化，缩短试验周期，尽可能降低由于放射性给人员及环境带来的影响，在测温石墨球的卸出过程中，复检三种球形元件、筛拣出测温石墨球，是亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法及装置，实现了测温石墨球的最终筛拣，缩短试验周期，节省了人力和财力，降低由于放射性给人员及环境带来的影响。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法，包括：

采用x光机获取石墨球卸出管路中每一个球形元件的x光图像；

通过所述x光图像判断所述球形元件的类别；

其中，若所述x光图像中球形元件为实心球，则所述x光图像所对应的球形元件为石墨球；反之，则所述x光图像所对应的球形元件为测温石墨球。

进一步的，所述方法还包括：

降低石墨球卸出管路中球形元件的移动速度，并使所述球形元件单列通过x光机。

进一步的，所述方法还包括：

将石墨球和测温石墨球分别卸至石墨球罐和测温石墨球罐中进行贮存。

进一步的，其特征在于，所述方法还包括：所述球形元件进入石墨球卸出管路之前，检测所述球形元件的γ射线计数值，若所述计数值超过预设计数值，则将该球形元件卸出至乏燃料球罐；反之，则将该球形元件分配至石墨球卸出管路。

进一步的，采用γ射线测量装置检测所述球形元件的γ射线计数值；通过气动分配器将所述球形元件卸出至乏燃料球罐或分配至石墨球卸出管路。

另一方面，本发明提供了一种高温气冷堆内测温石墨球的复检装置，包括：

图像采集单元，用于采用x光机获取石墨球卸出管路中每一个球形元件的x光图像；

判断单元，用于通过所述x光图像判断所述球形元件的类别；若所述x光图像中球形元件为实心球，则所述x光图像所对应的球形元件为石墨球；反之，则所述x光图像所对应的球形元件为测温石墨球。

进一步的，所述装置还包括：闭锁器，用于降低石墨球卸出管路中球形元件的移动速度，并使所述球形元件单列通过x光机。

进一步的，所述装置还包括：分配器，用于将石墨球和测温石墨球分别卸至石墨球罐和测温石墨球罐中进行贮存。

进一步的，所述装置还包括：检测单元，用于所述球形元件进入石墨球卸出管路之前，检测所述球形元件的γ射线计数值，若所述计数值超过预设计数值，则将该球形元件卸出至乏燃料球罐；反之，则将该球形元件分配至石墨球卸出管路。

进一步的，所述检测单元，包括：

计数模块，用于采用γ射线测量装置检测所述球形元件的γ射线计数值；

分配模块，用于通过气动分配器将所述球形元件卸出至乏燃料球罐或分配至石墨球卸出管路。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法及装置，能够实现测温石墨球的最终筛拣并且具有操作简单、响应快；能够缩短试验周期，节省人力与财力，降低试验对人员及环境的影响。

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是本发明的一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法的流程示意图；

图2是本发明的一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法中测温石墨球的结构图；

图3是本发明的另一种高温气冷堆内测温石墨球的复检装置的结构示意图；

图4是本发明的另一种高温气冷堆内测温石墨球的复检装置中x光机、闭锁器和分配器的安装示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法，参见图1，该方法具体包括如下步骤：

s101：采用x光机获取石墨球卸出管路中每一个球形元件的x光图像；

在本步骤中，在石墨球卸出管路上加装x光机检测装置；x光机对流入的球形元件进行在线检测，获取球形元件的x光图像，根据x光图像，判断球形元件为石墨球或测温石墨球。

s102：通过所述x光图像判断所述球形元件的类别；其中，若所述x光图像中球形元件为实心球，则所述x光图像所对应的球形元件为石墨球；反之，则所述x光图像所对应的球形元件为测温石墨球。

在本步骤中，参见图2，由于测温石墨球内部具有金属丝、石英管等与石墨球材质不同的成分，则测温石墨球的x光图像为非实心球，根据该原理区别石墨球与测温石墨球。

从上述描述可知，本发明实施例提供的一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法，能够在连续工作、非破坏性检测的前提下实现对测温石墨球的二次检测，能准确区分测温石墨球与石墨球的差异实时掌握测量结果，并根据结果将球形元件卸至各自的储球罐。

进一步的，在上述实施例一的基础上，该方法还包括：

降低石墨球卸出管路中球形元件的移动速度，并使所述球形元件单列通过x光机。

在本步骤中，是球形元件单列通过x光机，便于观察测温石墨球内金属丝的熔断情况，为计算测温石墨球所达到的温度提供依据。

进一步的，在上述实施例一的基础上，该方法还包括：

将石墨球和测温石墨球分别卸至石墨球罐和测温石墨球罐中进行贮存。

在本步骤中，通过判断结果，将石墨球卸至石墨球罐贮存，测温石墨球卸至测温石墨球罐贮存，优化试验过程，降低试验后期对测温石墨球的处理以及检测的工作量。

进一步的，在上述实施例一的基础上，该方法还包括：

所述球形元件进入石墨球卸出管路之前，检测所述球形元件的γ射线计数值，若所述计数值超过预设计数值，则将该球形元件卸出至乏燃料球罐；反之，则将该球形元件分配至石墨球卸出管路。

在本步骤中，提升器处燃耗测量位置识别为测温石墨球的球形元件经过气动分配器处进行γ射线检测，信号被dcs系统采集，显示于人机界面。操作人员根据检测结果将燃料球经原气动分配器送往乏燃料贮存罐，石墨球或测温石墨球送往石墨球卸出管路上的x光机进行在线检测，实现最终筛拣并分配贮存。由于燃料球、石墨球以及测温石墨球发射出的γ射线的计数值不在同一个能级，燃料球的能级远高于石墨球与测温石墨球，因此通过γ射线检测实现对燃料球的筛选。

进一步的，采用γ射线测量装置检测所述球形元件的γ射线计数值；通过气动分配器将所述球形元件卸出至乏燃料球罐或分配至石墨球卸出管路。

在本步骤中，在原乏燃料卸出管路上，气动分配器处经γ射线测量装置检测为燃料球，启动气动分配器，将燃料球卸至乏燃料球罐；石墨球或测温石墨球则分配至原石墨球卸出管路。

从上述描述可知，本发明提供的一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法，利用γ射线测量装置及x光机在球形元件卸料管路出口对测温石墨球进行复检，实现了对球形元件的二次检测。利用γ射线测量装置对球形元件二次检测，可有效避免燃料球卸至其他贮球罐的失误操作；达到非破坏性的对测温石墨球的筛选；根据测温石墨球与石墨球内部结构的差异，采用x光机可准确分辨筛拣出测温石墨球，操作简单，测量结果及时，准确。

本发明提供一种一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法，实现在测温石墨球卸出过程中，以非破坏性方法对经识别后的测温石墨球进行复检，遵守最优化的试验原则，缩短试验周期，节省人力与财力，降低试验对人员及环境的影响，该方法具体包括：

步骤一、启动x光机，将设备上主电源开关旋至开启状态“on”，按下工控机按钮“pcpower”，工控机启动完毕，系统自动进入x射线异物检测程序。点击检测程序主界面“开始”按钮，系统自动进行x射线源预热工作。x射线源预热结束，系统进行探测器初始化，探测器初始化完成，系统进入产品自动检测界面，x光源开启，x光机启动完毕。

步骤二、操作乏燃料卸料管路上隔离阀，球形元件流动至气动分配器处γ射线测量装置，γ射线测量结果经远传至dcs人机界面显示，操作人员根据当前γ计数值及燃耗测量装置测量结果进行球形元件类别的综合判断。

步骤三、启动原气动分配器，将燃料球卸至乏燃料贮存罐，测温石墨球或石墨球卸往石墨球卸出管路。

步骤四、球形元件靠重力下落至x光机前闭锁器处。启动x光机检查并确认x光机处于启动完毕状态。打开闭锁器，球形元件流过到达x光机，同时对流经x光机的球形元件进行在线检测。经x光机检测完毕，球形元件流动至x光机出口的分配器处。

步骤五、根据x光机检测结果，自动启动分配器装置，将测温石墨球卸至测温石墨球罐贮存，石墨球卸至石墨球罐贮存。

从上述描述可知，本发明实施例提供的一种高温气冷堆内测温石墨球的复检方法，能够在连续工作、非破坏性检测的前提下实现对测温石墨球的二次检测，能准确区分测温石墨球与石墨球的差异实时掌握测量结果，并根据结果将球形元件卸至各自的储球罐。

本发明实施例二提供一种高温气冷堆内测温石墨球的复检装置，参见图3，该装置包括：

图像采集单元10，用于采用x光机获取石墨球卸出管路中每一个球形元件的x光图像；

判断单元20，用于通过所述x光图像判断所述球形元件的类别；若所述x光图像中球形元件为实心球，则所述x光图像所对应的球形元件为石墨球；反之，则所述x光图像所对应的球形元件为测温石墨球。

进一步的，参见图4，所述装置还包括：闭锁器30，用于降低石墨球卸出管路中球形元件的移动速度，并使所述球形元件单列通过x光机。

所述装置还包括：分配器40，用于将石墨球和测温石墨球分别卸至石墨球罐和测温石墨球罐中进行贮存。

进一步的，所述装置还包括：检测单元，用于所述球形元件进入石墨球卸出管路之前，检测所述球形元件的γ射线计数值，若所述计数值超过预设计数值，则将该球形元件卸出至乏燃料球罐；反之，则将该球形元件分配至石墨球卸出管路。

进一步的，所述检测单元，包括：

计数模块，用于采用γ射线测量装置检测所述球形元件的γ射线计数值；

分配模块，用于通过气动分配器将所述球形元件卸出至乏燃料球罐或分配至石墨球卸出管路。

从上述描述可知，本发明提供的一种高温气冷堆内测温石墨球的复检装置，实现了对球形元件的二次检测，有效避免燃料球卸至其他贮球罐的失误操作；该复检装置结构简单、操作方便、测量结果及时准确，能够缩短试验周期，节省人力与财力，降低试验对人员及环境的影响。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。