中间量程探测器的补偿电压确定方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及核探测领域，尤其涉及一种中间量程探测器的补偿电压确定方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.核电站的核测探测器可用于探测反应堆内中子注量率的大小及其变化速度，从而对反应堆进行实时有效的控制和保护，因此，核测探测器是核电站的关键设备之一。核电站的反应堆的功率由低到高分通常分为三个功率量程，并对应三种不同类型的探测器，其中，中间功率量程对应的是：中间量程探测器(包含γ补偿中子电离室)。
3.当反应堆在高功率下运行时，γ照射产生的电流占比小，可以忽略；当反应堆在低功率下运行，特别是在长期高功率运行之后转入低功率运行时，由于缓发γ射线和活化材料放出的γ射线将起主导作用，中子占比较小，且γ射线的强度不随堆功率的减小而减弱。而中间量程探测器的γ补偿中子电离室在设计上很难抑制γ射线的照射，从而使得中子注量率的测量结果产生较大的误差。为了使该中间量程探测器能满足低功率运行以及事故后工作的要求，能适应事故后堆外孔道高γ、低中子的工作环境，必须对中间量程探测器设置合适的补偿电压，以抑制γ射线的影响。
4.如图1所示，中间量程探测器的γ补偿中子电离室包括外筒14及由外到内依次套装在外筒14内的正高压圆筒状电极(以下简称正电极)11、零电压圆筒状电极(以下简称零电极)12和负电压圆筒状电极(以下简称负电极)13，电极之间的端部分别设置绝缘陶瓷件，例如绝缘陶瓷件15。正电极11的内表面与零电极12的外表面涂覆高丰度硼粉(10b)，零电极12的内表面与负电极13的外表面不涂硼。正电极11与零电极12形成中子室，在核反应堆n和γ射线的辐射场中产生中子电流和γ电流；负电极13与零电极12形成γ室，在核反应堆n和γ射线的辐射场中仅产生γ电流，且γ室的电流方向与中子室的电流方向相反。中子室工作在饱和区，在电压源u1所提供的电压不变的情况下，通过对电压源u2所提供的补偿电压的大小进行调节，可使得γ室的γ电流与中子室的γ电流大小相等，从而对中子室内的γ电流进行补偿，最终使得电流检测装置u3所测量的电流即为中子电流。
5.目前，国内外核电厂一般采用传统的根据源量程投运时间和投运计数率间接判断补偿电压是否合适，即，采用经验值法确定合适大小的电压源u2，但是，在使用这种方式确定并设置了中间量程探测器的补偿电压后，在工程应用中经常发现由于补偿电压设置不当而造成的测量电流偏差大，严重影响着通道测量的准确性。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的无法准确确定补偿电压的缺陷，提供一种补偿电压确定方法、系统及存储介质。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种中间量程探测器的补偿电压确定方法，所述中间量程探测器包括用于提供补偿电压的第二电压源，包括：
8.获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，并将补偿电压为0v时的测量电流作为基准电流；
9.根据所述基准电流及所述测量电流，计算补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流；
10.根据补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流，确定基于幂函数的γ补偿曲线；
11.根据所述γ补偿曲线计算最优补偿电压，并使用所述最优补偿电压来对所述中间量程探测器的第二电压源进行设置。
12.优选地，所述根据所述γ补偿曲线计算最优补偿电压，包括：
13.将补偿电流为基准电流时所对应的补偿电压作为最优补偿电压。
14.优选地，所述确定基于幂函数的γ补偿曲线，包括：
15.通过曲线拟合的方式，确定基于幂函数的γ补偿曲线。
16.优选地，所述γ补偿曲线为：
17.i
γ
′
＝a*ln(v)+b
18.其中，i
γ
′
为补偿电流，v为补偿电压，a、b分别为系数。
19.优选地，所述根据所述基准电流及所述测量电流，计算补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流，包括：
20.分别计算所述基准电流与补偿电压为各个特定值时分别所对应的测量电流的差值，并将所述差值作为补偿电压为相应特定值时所对应的补偿电流。
21.优选地，在所述中间量程探测器未服役时，所述获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，包括：
22.获取出厂文件中的补偿电压伏安曲线，其中，所述补偿电压伏安曲线的横坐标为补偿电压，所述补偿电压伏安曲线的纵坐标为测量电流；
23.根据所述补偿电压伏安曲线，分别计算补偿电压为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流。
24.优选地，在所述中间量程探测器已服役时，所述获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，包括：
25.在反应堆降到零功率后，获取未加补偿电压时的测量电流，以及，获取分别加入多个不同的大于0v的特定值的补偿电压时的测量电流。
26.本发明还构造一种中间量程探测器的补偿电压确定系统，包括：
27.获取模块，用于获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，并将补偿电压为0v时的测量电流作为基准电流；
28.第一计算模块，用于根据所述基准电流及所述测量电流，计算补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流；
29.曲线确定模块，用于根据补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流，确定基于幂函数的γ补偿曲线；
30.第二计算模块，用于根据所述γ补偿曲线计算最优补偿电压，并使用所述最优补偿电压来对所述中间量程探测器的负电压进行设置。
31.本发明还构造一种中间量程探测器的补偿电压确定系统，包括处理器，其特征在
于，所述处理器在执行所存储的计算机程序时实现以上任一项所述的中间量程探测器的补偿电压确定方法的步骤。
32.本发明还构造一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时实现以上任一项所述的中间量程探测器的补偿电压确定方法的步骤。
33.本发明所提供的技术方案，针对每个中间量程探测器，均先确定出γ补偿中子电离室的γ补偿曲线，然后再根据γ补偿曲线的幂函数数学特性，直接计算出中间量程探测器的最优补偿电压，所以，当使用该最优补偿电压对中间量程探测器的第二电压源进行设置后，可使中子注量率的测量结果更准确。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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。附图中：
35.图1是中间量程探测器的结构示意图；
36.图2是本发明中间量程探测器的补偿电压确定方法实施例一的流程图；
37.图3是γ室的γ场伏安曲线的示意图；
38.图4是本发明通过曲线拟合的方式确定的γ补偿曲线的示意图；
39.图5是本发明中间量程探测器的补偿电压确定系统实施例一的逻辑结构图。
具体实施方式
40.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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
41.图2是本发明中间量程探测器的补偿电压确定方法实施例一的流程图，首先说明的是，结合图1，中间量程探测器包括有：γ补偿中子电离室、第一电压源u1、第二电压源u2及电流检测装置u3，而且，第一电压源u1连接在正电极11与零电极12之间，用于向γ补偿中子电离室提供正高压，第二电压源u2连接在零电极12与负电极13之间，用于向γ补偿中子电离室提供负电压(补偿电压)，电流检测装置u3连接在零电极12与第一电压源u1的负端(第二电压源u2的正端)之间，用于对γ补偿中子电离室的电流进行测量。
42.如图2所示，该实施例的补偿电压确定方法包括以下步骤：
43.步骤s10.获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，并将补偿电压为0v时的测量电流作为基准电流；
44.在该步骤中，需说明的是，测量电流为中子室的电流(in+i
γ
)与γ室的电流(i
γ
′
)之和，而且，中子室的电流与γ室的电流的方向相反。
45.另外，关于中子室的γ电流(i
γ
)及γ室的γ电流(i
γ
′
)的产生与两者区别，还需说明的是：对于γ补偿中子电离室，其由三个圆筒状电极同轴布置而成，中间填充惰性气体，并在电极之间建立直流电场。当高能γ射线入射到电离室内时，会使惰性气体电离(光电效
应、康普顿效应、电子对效应)，形成初级离子对，初级离子对在电场的作用下加速，会产生次级电离，最终当这些带电离子在电场作用下达到信号极时就形成了γ电流。而且，中子室和γ室在γ场中的伏安曲线相似，但两者的饱和电压及对γ射线的灵敏度都不相同。中子室的工作高压为600v，使得中子室工作在γ场伏安曲线的饱和区，即，中子室的γ电流只与γ剂量率和能谱有关；γ室为过补偿设计，工作在非饱和区，其γ电流由γ剂量率、能谱以及负电压(补偿电压)共同决定。如图3所示的γ室的γ场伏安曲线，γ室一般工作在伏安曲线的上升区(虚线以前的区域)，而不是饱和区(虚线以后的区域)。而且，当γ剂量率越高时，则饱和电压越大。
46.步骤s20.根据所述基准电流及所述测量电流，计算补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流；
47.在该步骤中，需说明的是，补偿电流即为γ室的电流(i
γ
′
)。
48.步骤s30.根据补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流，确定基于幂函数的γ补偿曲线；
49.在该步骤中，γ补偿曲线即为γ室的γ场伏安曲线(补偿电流与补偿电压的关系曲线)，其受γ室尺寸、γ剂量率、填充气体成分和补偿电压等因数影响，而且，经过对大量中间量程探测器的数据分析，发现所有的中间量程探测器的γ补偿曲线均遵循幂函数公式。因此，可根据多个补偿电压分别所对应的补偿电流来确定基于幂函数的γ补偿曲线。
50.步骤s40.根据所述γ补偿曲线计算最优补偿电压，并使用所述最优补偿电压来对所述中间量程探测器的第二电压源进行设置。
51.在该实施例的技术方案中，针对每个中间量程探测器，均先确定出γ补偿中子电离室的γ补偿曲线，然后再根据γ补偿曲线的幂函数数学特性，直接计算出中间量程探测器的最优补偿电压，所以，当使用该最优补偿电压对中间量程探测器的第二电压源进行设置后，可使中子注量率的测量结果更准确。
52.在一个具体实施例中，步骤s40在计算最优补偿电压时，可将补偿电流为基准电流时所对应的补偿电压作为最优补偿电压。
53.在一个具体实施例中，步骤s20在计算各补偿电流时，可根据以下方式计算：分别计算所述基准电流与补偿电压为各个特定值时分别所对应的测量电流的差值，并将所述差值作为补偿电压为相应特定值时所对应的补偿电流。在此需说明的是，所计算的补偿电流仅是电流值大小的计算，未包含电流方向。
54.在一个可选实施例中，步骤s30在确定γ补偿曲线时，可通过曲线拟合的方式，确定基于幂函数的γ补偿曲线。而且，如图4所示，所确定的γ补偿曲线为：
55.i
γ
′
＝a*ln(v)+b
56.其中，i
γ
′
为补偿电流，即，γ室的γ电流；v为补偿电压，即，第二电压源提供的电压；a、b分别为系数，可通过曲线拟合的方式确定。
57.当然，在其它实施例中，也可通过方程式组求解的方式来确定γ补偿曲线。
58.在一个可选实施例中，对于未服役的中间量程探测器，步骤s10中获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，可包括：
59.步骤s11.获取出厂文件中的补偿电压伏安曲线，其中，所述补偿电压伏安曲线的横坐标为补偿电压，所述补偿电压伏安曲线的纵坐标为测量电流；
60.在该步骤中，需说明的是，每一个中间量程探测器，其在出厂前，厂家均会通过将其置于特定的γ射线的辐射场进行辐射测试，并根据测试结果绘制补偿电压伏安曲线，而且，还会将所绘制的补偿电压伏安曲线放入出厂文件，与产品一并发给购买中间量程探测器的客户。
61.步骤s12.根据所述补偿电压伏安曲线，分别计算补偿电压为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流。
62.在一个可选实施例中，对于已服役的中间量程探测器，步骤s10中获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，可包括：在反应堆降到零功率后，获取未加补偿电压时的测量电流，以及，获取分别加入多个不同的大于0v的特定值的补偿电压时的测量电流。在该实施例中，需说明的是，如果某中间量程探测器已服役，其工作环境中的γ射线的辐射场(γ剂量率)与出厂前的测试环境中的辐射场一般是不可能相同的，此时，需要将反应堆降到零功率，然后通过多次改变补偿电压(包括不加补偿电压的情况)，并获取每个补偿电压下的测试电流。
63.下面以三个中间量程探测器为例，说明各个中间量程探测器的补偿电压的确定过程：
64.首先，假设三个中间量程探测器(中间量程探测器1、中间量程探测器2、中间量程探测器3)均未服役，那么，根据各个中间量程探测器探测器的出厂测试数据，分别以未加补偿电压时的测量电流为基准电流，根据不同的补偿电压下的测量电流，反推出各补偿电压对应的补偿电流，如表1所示。
65.表1
[0066][0067][0068]
将上表中的补偿电流和补偿电压数据进行幂函数拟合，可以发现γ补偿曲线遵循公式：i
γ
′
＝a*ln(v)+b，进而得出三个中间量程探测器的γ补偿曲线，例如，中间量程探测器2的γ补偿曲线如图4所示。最后，再根据这三个中间量程探测器的γ补偿曲线，确定出各个中间量程探测器的最优补偿电压，具体如表2所示。
[0069]
表2
[0070][0071]
图5是本发明中间量程探测器的补偿电压确定系统实施例一的逻辑结构图，该实施例的补偿电压确定系统包括：获取模块10、第一计算模块20、曲线确定模块30、第二计算模块40，其中，获取模块10用于获取补偿电压分别为0v时以及为多个不同的大于0v的特定值时的测量电流，并将补偿电压为0v时的测量电流作为基准电流；第一计算模块20用于根据所述基准电流及所述测量电流，计算补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流；曲线确定模块30用于根据补偿电压为各个特定值时分别所对应的补偿电流，确定基于幂函数的γ补偿曲线；第二计算模块40用于根据所述γ补偿曲线计算最优补偿电压，并使用所述最优补偿电压来对所述中间量程探测器的负电压进行设置。
[0072]
本发明还构造一种中间量程探测器的补偿电压确定系统，该补偿电压确定系统包括处理器，且该处理器在执行计算机程序时实现以上所述的中间量程探测器的补偿电压确定方法的步骤。
[0073]
应当理解，在本技术实施例中，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器等。
[0074]
而且，由于处理器在执行计算机程序时可实现本发明实施例所提供的任一种中间量程探测器的补偿电压确定方法的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一种中间量程探测器的补偿电压确定方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
[0075]
本发明还构造一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，且该计算机程序在被处理器执行时实现以上所述的中间量程探测器的补偿电压确定方法的步骤。
[0076]
应当理解，该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机存储介质。而且，由于该存储介质中所存储的计算机程序在被执行时可实现本发明实施例所提供的任一种中间量程探测器的补偿电压确定方法的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一种中间量程探测器的补偿电压确定方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
[0077]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。