技术领域
[0001] 本
发明涉及反应堆工程技术领域，具体涉及一种球床型高温气冷堆内测温石墨球的识别方法及装置。
背景技术
[0002] 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，形成球床型高温气冷堆的
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。
[0003] 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。试验中从堆芯排出的燃料球和石墨球需要返回堆芯，只将测温石墨球卸出堆体外。高温气冷堆直径为60mm的球形元件在堆芯球床内按不同的
流线和速度自上向下流动，由堆芯的锥形底部进入直径为500mm的卸料管，排至卸料底部的卸料箱，然后通过脉冲
气动单列器使燃料元件球单列化排出，燃料元件通过提升器处燃耗测量装置进行燃耗测量，将一部分未达到设计燃耗值的燃料元件重新装入堆芯作再循环，将另一部分已达到设计燃耗的燃料元件输送到乏燃料罐贮存。参见图1，10MW高温气冷堆球形元件流动示意图。
[0004] 在测温试验过程中，若将燃料球卸出，造成巨大的
能源损失；若将石墨球卸出，将给所有卸出石墨球重新装入堆芯的操作带来相当大的困难，造成人
力与财力的损失，增加试验对人员及环境影响；而若将已完成测温使命的测温石墨球重新装回了堆芯，会大大延长测温试验周期。因此提供一种减少人力、财力的损失，缩短测温试验周期，降低试验对人员及环境的影响，在提升器处燃耗测量
位置检测出以上三种球形元件、识别出测温石墨球，是亟需解决的问题
发明内容
[0005] 针对
现有技术中的
缺陷，本发明提供一种球床型高温气冷堆内测温石墨球的识别方法及装置，在所述高温气冷堆堆内测温试验过程中，实现了测温石墨球的准确识别，缩短试验周期，节省了人力和财力，降低试验对人员及环境的影响。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
[0007] 一方面，本发明提供了一种高温气冷堆内测温石墨球的识别方法，包括：
[0008] 获取测温石墨球的γ射线计数率预设值；
[0009] 检测从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心
能量峰的γ射线计数率值；
[0010] 若所述γ射线计数率值与测温石墨球γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为测温石墨球。
[0011] 可选地，所述方法还包括：
[0012] 检测从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值；
[0013] 若以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与燃料球的γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为燃料球。
[0014] 可选地，所述方法还包括：
[0015] 当以0.661642Mev、0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与测温石墨球的γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时，若γ射线计数率值小于γ射线计数率预设值两个以上数量级，则所述球形元件为石墨球。
[0016] 可选地，所述获取测温石墨球的γ射线计数率预设值的步骤，包括：
[0017] 对测温石墨球进行源项分析及计算，获取测温石墨球中
放射性核素的种类与每种
放射性核素的活度；
[0018] 根据放射性核素的活度计算测温石墨球中γ射线计数率预设值。
[0019] 可选地，所述放射性核素的种类为：Ag110m以及Co60。
[0020] 另一方面，本发明提供了一种高温气冷堆内测温石墨球的识别装置，包括：
[0021] 获取单元，用于获取测温石墨球的γ射线计数率预设值；
[0022] 第一检测单元，用于测量从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值；
[0023] 第一判断单元，用于若所述γ射线计数率值与测温石墨球γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为测温石墨球。
[0024] 可选地，所述装置还包括：
[0025] 第二检测单元，用于测量从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值；
[0026] 第二判断单元，用于若以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与燃料球的γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为燃料球。
[0027] 可选地，所述装置还包括：
[0028] 第三判断单元，用于当以0.661642Mev、0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与测温石墨球的γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时，若γ射线计数率值小于γ射线计数率预设值两个数量级，则所述球形元件为石墨球。
[0029] 可选地，所述获取单元包括：
[0030] 分析模
块，用于对测温石墨球进行源项分析及计算获取测温石墨球中放射性核素的活度；
[0031] 预设模块，用于根据放射性核素的活度计算测温石墨球中γ射线计数率预设值。
[0032] 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识别方法及装置，在所述高温气冷堆堆内测温试验过程中，能够准确识别出测温石墨球，并且操作简单、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
[0033] 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。
[0034] 图1是10MW高温气冷堆中球形元件流动示意图；
[0035] 图2是本发明的一种高温气冷堆内测温石墨球的识别方法的流程示意图；
[0036] 图3是本发明的另一种高温气冷堆内测温石墨球的识别方法的流程示意图；
[0037] 图4是本发明的另一种高温气冷堆内测温石墨球的识别方法的流程示意图；
[0038] 图5是本发明的步骤S101的一种具体实施方式的流程示意图；
[0039] 图6是本发明的一种高温气冷堆内测温石墨球的识别装置的结构示意图；
[0040] 其中，1-反应堆堆芯；2-脉冲气动单列器；3-装料
手套箱；4-碎球分离器；5-脉冲气体发生器；6-碎球罐；7-提升器；8-燃耗测量装置；9-分配器了；10-乏燃料罐盖封压机构；11-乏燃料转运罐；12-石墨球罐；-6-06为新燃料装料间；-6-09为反应堆舱室；-10-03为操作
阀门间；-15-01为乏燃料库；-15-07为燃料测量间；-15-08燃料装卸舱室。
具体实施方式
[0041] 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。
[0042] 本发明实施例提供一种高温气冷堆内测温石墨球的识别方法，参见图2，该方法具体包括如下步骤：
[0043] S101：获取测温石墨球的γ射线计数率预设值；
[0044] 在本步骤中，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，根据测温石墨球的材料组成，对其进行
中子辐照后源项分析。在所述的高温气冷堆堆内测温试验期间经中子辐照后，测温石墨球含有Ag110m和Co60两种
半衰期较长的放射性核素，且9
放射性活度能达到10 贝克。从10MW高温气冷堆提升器处用于燃耗测量的HPGe能谱仪特点可以看出，利用该能谱仪测量Ag110m和Co60衰变过程中放出的γ射线的方法能够识别出测温石墨球。
[0045] S102：测量从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.661642Mev、0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值；
[0046] 在本步骤中，利用高温气冷堆原燃料装卸系统装料子系统，从高温气冷堆的堆芯顶部加入测温石墨球，测温石墨球自上向下流动，经过堆芯高温区域后，由堆芯的锥形底部进入直径为500mm的卸料管，排至卸料底部的卸料箱，通过脉冲气动单列器使球形元件单列化排出堆芯；
[0047] 利用原燃耗测量装置(核心设备有P型高纯锗(HPGe)γ能谱仪、钨
准直器、前置
放大器及多道脉冲幅度分析器等)，在原提升器处燃耗测量位置检测所述球形元件。
[0048] 在燃耗测量系统计算机上启动燃耗自动测量程序，初始化计算机中安装的Genie 2000
频谱处理
软件，完成初始化后测量
进程进入监听状态，等待接收“开始测量”指令。由燃料装卸系统向燃耗测量系统发出计数开始指令，计算机开始完成测量工作，流程如下；
[0049] ①待测球形元件中放射性核素在衰变过程中发出的γ射线经钨
准直器限定的立体
角，到达高纯锗晶体，产生电离效应；
[0050] ②在偏置的高压电源(最大5000V)作用下，被前置放大器的输入端收集成电荷脉冲，经放大后成
电压脉冲，并具有低的输出阻抗；
[0051] ③经过长
电缆到主放大器进一步放大(最大增益为1000倍)为约10V的正脉冲
信号；
[0052] ④进入多道脉冲幅度分析器，按照脉冲高度分组，分别记入不同的道址内；
[0053] ⑤将按脉冲高度分组后的脉冲幅度能量谱通过局域网送至主控制室燃耗测量计算机，
[0054] ⑥测量流程结束后，系统对测量结果自动记录。在燃耗测量计算机上调用脉冲能量频谱分析处理软件对测量记录进行分析并计算由0.661642Mev、0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev弥散开成峰的总面积，并进行死时间修正、扣除在上述能量峰的本底等处理，得到上述能量峰的净面积。在预置测量时间内上述能量峰γ射线计数率就等于该能量峰净面积与测量时间的比值。并将测量结果报告给燃料装卸系统。
[0055] S103：若所述γ射线计数率值与γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为测温石墨球。
[0056] 在本步骤中，通过将球形元件中每个能量峰的γ射线计数率值与步骤S101中的测温石墨球的γ射线计数率预设值进行比较来识别出测温石墨球；若0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev能量峰中任意一个的γ射线计数率值与测温石墨球的γ射线计数率预设值相近似或采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为测温石墨球。
[0057] 根据测量及分析判断结果，将测温石墨球利用燃料装卸系统提升器沿乏燃料卸出管路卸至乏燃料管段，利用乏燃料卸出系统将测温石墨球卸出至高温气冷堆堆体外；其他的球形元件(燃料球与石墨球)利用燃料装卸系统提升器沿返回堆芯的提升管路送至高温气冷堆堆芯；操作完毕，等待下一个球形元件的识别操作。
[0058] 综上所述，本实施例提供的一种球床型高温气冷堆内测温石墨球的识别方法，能够非破坏性检测出测温石墨球并区分测温石墨球与另外燃料球、石墨球两种球形元件并且准确识别测温石墨球，且具有操作简单、响应快；能够缩短试验周期、长期连续工作以及节省人力与财力，降低试验对人员及环境的影响。
[0059] 在提升器处燃耗测量位置，利用原燃耗测量系统检测出测温石墨球的识别方法具有以下优点：
[0060] (1)采用原有燃耗测量系统进行燃料球、石墨球及测温石墨球的γ谱测量，节省试验经费；
[0061] (2)遵守非破坏性的试验原则；
[0062] (3)Cs137(30.2a)、Ag110m(249.76d)及Co60(5.27a)半衰期较长，足以经受原系统设计的长达40天的冷却时间；
[0063] (4)高
分辨率的γ谱仪能明显区分三种测温元件，识别测温石墨球；
[0064] (5)操作简单、及时、准确。
[0065] 本发明实施例提供一种高温气冷堆内测温石墨球的识别方法，参见图3，在上述方法实施例的
基础上，还包括如下步骤：
[0066] S104：测量从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值；
[0067] 在本步骤中，采用上述方法实施例中步骤S102中的方式测量0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值，在此实施例中不再赘述。
[0068] S105：若以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与燃料球的γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为燃料球。
[0069] 在本步骤中，通过将球形元件中0.661642Mev能量峰的γ射线计数率值与步骤S104中的燃料球的γ射线计数率预设值进行比较来识别出测温石墨球；若0.661642Mev能量峰的γ射线计数率值与测温石墨球的γ射线计数率预设值相近似或采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为燃料球。
[0070] 综上所述，本实施例提供的一种球床型高温气冷堆内测温石墨球的识别方法，能够非破坏性检测出燃料球，提高测温石墨球的检测效率且具有操作简单、响应快；能够缩短试验周期、长期连续工作以及节省人力与财力，降低试验对人员及环境的影响。
[0071] 本发明实施例提供一种高温气冷堆内测温石墨球的识别方法，参见图4，在上述方法实施例的基础上，还包括如下步骤：
[0072] S106：当以0.661642Mev、0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与测温石墨球的γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时，若γ射线计数率值小于γ射线计数率预两个数量级，则所述球形元件为石墨球。
[0073] 在本步骤中，通过将球形元件中0.661642Mev、0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值远远小于测温石墨球的γ射线计数率预设值则所述球形元件为石墨球；远远小于指采用相同的测量方法时相差至少两个数量级。
[0074] 综上所述，本实施例提供的一种球床型高温气冷堆内测温石墨球的识别方法，能够非破坏性检测出石墨球，提高测温石墨球的检测效率且具有操作简单、响应快；能够缩短试验周期、长期连续工作以及节省人力与财力，降低试验对人员及环境的影响。
[0075] 本发明实施例提供一种上述实施例中步骤S101的一种具体实现方法，参见图5，具体包括如下步骤：
[0076] S1011：对测温石墨球进行源项分析及计算获取测温石墨球中放射性核素的活度；
[0077] 在本步骤中，根据测温石墨球的材料组成，对其进行中子辐照后源项分析；在所述的高温气冷堆堆内测温试验期间经中子辐照后，测温石墨球含有Ag110m和Co60两种半衰期较长的放射性核素。
[0078] S1012：根据放射性核素的活度计算测温石墨球中γ射线计数率预设值。
[0079] 在本步骤中，将已知活度的铯源石墨球置于所述的高温气冷堆原燃料装卸系统提升器处燃耗测量位置，利用燃耗测量系统对铯源石墨球进行γ射线测量。根据铯源石墨球的γ射线测量计数值、铯源活度和步骤S1011中的源项分析结果(活度)等计算项，由n＝k*P*A(式中A为某种放射性核素的活度；P为该放射性核素在一次衰变中发射能量为E的γ射线的几率；n为单位时间内发射这种能量E的γ射线数目；k为考虑各种误差后的修正因子)推算出测温石墨球受辐照后中心能量为0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev的γ射线测量计数率值。根据该推算的γ射线测量计数率值，对燃耗测量系统进行优化及设定参数的修正。
[0080] 从上述描述可知，本实施例提供的计算γ射线计数率值的方法，实现准确、可靠计算测温石墨球中γ射线计数率预设值。
[0081] 本发明实施例提供一种高温气冷堆内测温石墨球的识别装置，参见图6，该装置包括：
[0082] 获取单元10，用于获取测温石墨球的γ射线计数率预设值；
[0083] 第一检测单元20，用于测量从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值；
[0084] 第一判断单元30，用于若所述γ射线计数率值与测温石墨球γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时处于同一数量级，则所述球形元件为测温石墨球。
[0085] 可选地，所述装置还包括：
[0086] 第二检测单元40，用于测量从高温气冷堆球床堆芯内卸出的球形元件中以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值；
[0087] 第二判断单元50，用于若以0.661642Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与燃料球的γ射线计数率预设值在采用相同的计数方法时处于同一数量级，则所述球形元件为燃料球。
[0088] 可选地，所述装置还包括：
[0089] 第三判断单元60，用于当以0.661642Mev、0.65776Mev、0.884678Mev、0.937483Mev、1.173Mev及1.331Mev为中心能量峰的γ射线计数率值与测温石墨球的γ射线计数率预设值在采用相同的测量方法时，若γ射线计数率值小于γ射线计数率预两个数量级，则所述球形元件为石墨球。
[0090] 可选地，所述获取单元10包括：
[0091] 分析模块，用于对测温石墨球进行源项分析及计算获取测温石墨球中放射性核素的活度；
[0092] 预设模块，用于根据放射性核素的活度计算测温石墨球中γ射线计数率预设值。
[0093] 通过上述描述可知，本发明所述的一种高温气冷堆内测温石墨球的识别装置，在所述高温气冷堆堆内测温试验过程中，能够准确识别出测温石墨球并且具有操作简单、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。
[0094] 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。
