[发明专利]一种反应堆堆芯水位探测器及其水位测量方法

说明书

技术领域

本发明属于核电厂堆芯水位检测技术领域，具体是指一种反应堆堆芯水位探测器及其水位测量方法。

背景技术

    传统的差压法测量反应堆堆芯水位是利用变送器测量堆内水位差压来实现，其测量受主泵的运转状态、冷却剂密度和反应堆厂房环境变化的影响较大，故其结构复杂，需要的外部信号多，信号处理流程复杂，且测量不确定度较大；此外，这种测量方法需要在反应堆底部开孔取压，不满足先进轻水堆设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可避免反应堆底部开孔，以及满足反应堆正常运行、事故时及事故后的堆芯水位测量需求的反应堆堆芯水位探测器及其水位测量方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种反应堆堆芯水位探测器，包括内部为中空结构的两支敏感元件M1和M2；所述M1的内部设置有两支K型热电偶HT1和UHT1，以及用于对HT1加热的电加热器HE1；所述M2的内部设置有两支K型热电偶HT2和UHT2，以及用于对HT2加热的电加热器HE2；所述HT1和HT2均为主动端， UHT2为HT1的参考端，UHT1 为HT2的参考端。

实际运行过程中，对主动端进行加热，而参考端不加热用以反映环境温度，通过比较相对应的主动端和参考端的温差来判断水位点是否被冷却剂淹没。

由于在事故环境条件下，压力容器内的流场比较复杂，会产生诸如偏离泡核沸腾和汽液两相流的工况，对辨别压力容器内真实水位产生影响，所以在探测器外侧设置流场稳定装置，用以稳定探测器外围流场，避免冷却剂液位波动造成测量的不确定性。

为了提高测量的准确性，避免同一敏感元件中的两支K型热电偶相互之间进行热传递而影响测量结果，本发明在所述敏感元件M1和M2的内部均填充有绝缘层，所述绝缘层的材质优先采用氧化镁，但不局限于氧化镁，也可根据具体情况另行选择其它绝缘材料。

本发明基于上述反应堆堆芯水位探测器，公开了一种反应堆堆芯水位测量方法，该方法的原理为：在实际运行过程中，对主动端进行加热，而参考端不加热用以反映环境温度，通过比较主动端和参考端的温差来判断水位点是否被冷却剂淹没；其包括以下步骤：

（a）首先，采集水位探测器的参考端温度T，经过信号处理后送入控制模块，继而输出与该参考端相对应的主动端的加热电流I_HEAT，加热电流I_HEAT由测量的参考端温度T确定：

I_HEAT与T的关系通过试验确定，其步骤为：将水位探测器置于试验装置中，分别由控制模块为探测器输出可变的加热电流，记录下探测器表面介质为水和蒸汽时的主动端温度变化曲线，在一定的时间后，当水中和蒸汽中的主动端温度的差值为7℃时，记录下此时的主动端的加热电流I_HEAT和参考端温度T，即可确定对应于该T值的I_HEAT值；改变参考端温度T，重复上述步骤，即可确定不同T值对应的I_HEAT值，根据测得的数值制成表格，在进行堆芯水位测量过程时，只需查表即可。

（b）然后，采集水位探测器主动端温度T_PO和与之相对应的参考端温度T，经过信号处理后送入处理模块，且处理模块同时接收过冷裕度信号                                                ，通过以下3个判据来判断关键点是否被水淹没，如其中任何一个条件满足即表明水位已低于关键点；

1)   ；

2)   ；

3)   ；

其中，为主动端温度，为与之相对应的参考端温度；

为水位计算的温度阈值，℃，的具体取值在该范围内由实际应用情况确定；

为t时刻主动端的温度，为0时刻主动端的温度；

为水位计算的温差变化率阈值，℃/s，的具体取值在该范围内由实际应用情况确定；

为计算出的过冷裕度；

为过冷裕度阈值，℃，的具体取值在该范围内由实际应用情况确定。

上述、、的具体取值的确定过程为：在实际应用中，通过操作使得水位刚好低于关键点，测量该状态下的、、、，根据测得数据，计算出的－即为该应用情况下的的具体取值，－即为该应用情况下的的具体取值，计算出的过冷裕度即为的具体取值。

通过对所有的实际应用情况均进行上述实验，整理出的数据表明：℃，℃/s，℃。