[发明专利]一种用于监测反应堆堆芯液位和空泡的装置和方法

说明书

一种用于监测反应堆堆芯液位和空泡的装置和方法，至少包括：并行连接到电磁波信号收发器的两个同轴导波雷达探头，所述同轴导波雷达探头包括导波杆和同轴套管；一个同轴导波雷达探头仅底部开口从而监测堆芯的真实液位H_l，并且另外的同轴导波雷达探头的同轴套管管壁开孔从而监测堆芯的混合液位H_m，由监测的真实液位H_l和混合液位H_m得到堆芯空泡份额。。

技术领域

本发明涉及一种用于监测液位和空泡的技术，并且更具体地涉及一种用于监测反应堆堆芯液位和空泡的装置和方法。

背景技术

美国三里岛事故表明，在反应堆失水而引起事故的工况下，单纯的稳压器水位难以表征回路水装量及压力容器内液位状态，必须直接获取堆芯液位信息以辅助操作员判断堆芯失水情况并准确选择事故处理规程。

现有反应堆堆型中，普遍配备了用于压力容器液位监测的仪表系统，并且提出了多种压力容器内液位测量的方法，其中的压差法[1]和温差法[2]是最为常见的两种方法。差压法是通过测量压力容器底部和顶部的压差来计算液位高度。压差式液位测量系统至少需要配置3台压力变送器及多条引压管路，系统结构相当复杂。实际应用的液位高度计算中，必须在系统投入使用之前先反复校验调试以获取校准参数，而且还需要准确获取其它外部参数信息，例如反应堆厂房的压力、温度等等。总之，差压式液位测量受到诸多因素的影响，包括主泵运转状态、堆内冷却剂温度和安全壳内环境条件等等，并且测量不准确性较大。此外，差压法测量需要在压力容器底部开孔取压，存在引发堆芯冷却剂泄漏的危险，这明显不符合先进反应堆的设计理念及要求。温差法是根据金属体在汽（气）相和液相中换热能力的不同来判别汽（气）/液相进而监测关键点液位。温差式液位测量方法中的热传递（升温）需要一定的时间，即对液位变化的响应时间较长，而且关键部件电加热器在高压强辐照环境下存在使用寿命缩短的缺点。此外，温差式液位探测器只针对单个液位监测点，不能监测连续液位，而且在堆芯处于汽液两相流动的事故条件下，探测器可能失去作用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种用于监测堆芯液位和空泡的装置和方法，该装置和方法无需在反应堆压力容器底部开孔、结构简单、性能可靠、无需现场调试校验、能够在反应堆启停工况及事故工况下同时获取堆芯连续液位和空泡信息，并且还能够快速响应堆芯液位的变化，为操作员提供及时准确的信息。

根据本发明的一个方面，一种用于监测反应堆堆芯液位和空泡的装置，至少包括：电磁波信号收发器；并行布置的两个同轴导波雷达探头，其顶部与所述电磁波信号收发器连接，从而共用所述电磁波信号收发器，并且所述同轴导波雷达探头包括导波杆和同轴套管，其中一个同轴导波雷达探头仅底部开口从而监测堆芯的真实液位，并且另外的同轴导波雷达探头的同轴套管管壁开孔从而监测堆芯的混合液位。

根据本发明的另一方面，一种用于监测反应堆堆芯液位和空泡的方法，至少包括：使两个同轴导波雷达探头并行连接到电磁波信号收发器，所述同轴导波雷达探头包括导波杆和同轴套管；由所述两个同轴导波雷达探头中的第一同轴导波雷达探头监测堆芯的真实液位H_l，所述第一同轴导波雷达探头仅底部开口从而使同轴套管内的冷却剂为液相；由所述两个同轴导波雷达探头中的另外的第二同轴导波雷达探头监测堆芯的混合液位H_m，所述第二同轴导波雷达探头的同轴套管的管壁开孔从而使同轴套管内外的冷却剂流体连通；由堆芯的真实液位H_l和混合液位H_m得到堆芯空泡份额。

附图说明