[发明专利]一种测量核反应堆容器液位的装置及方法

说明书

本发明提供一种测量核反应堆容器液位的装置和方法，该装置包括：时间控制器、信号发生器、发射端、接收端、放大器、波形处理器、超声波探测管，时间控制器与信号发生器和波形处理器通讯连接，信号发生器与发射端通讯连接，接收端与放大器通讯连接，放大器与波形处理器通讯连接；超声波探测管包括至少两个连接的管段，且管段内径朝核反应堆冷却剂方向依次减小，波形处理器根据管段反射回来的超声波的接收时间，以及段长度计算得到核反应堆容器液位的数值。本发明可以在测量过程中来确定“液位或超声波传输距离与超声波传输时间比值关系K值”，即使在核反应堆内具有明显温度梯度变化或气体密度梯度变化的环境，也能做到精确测量核反应堆容器液位。

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种测量核反应堆容器液位的装置方法。

背景技术

目前核电站中的核反应堆的容器内都覆盖有冷却剂，冷却剂的液位对反应堆燃料冷却和整个反应堆的安全运行至关重要。核反应堆的设备设计及布置、反应堆内冷却剂的材料成分、反应堆瞬态安全性能准则等对合理可行的冷却剂液位测量方案提出了高要求。

目前压水堆中冷却剂液位测量，包括稳压器液位测量及乏燃料水池测量等，通常采用压力传感器，或者微波、声波、超声波、雷达或激光测量仪两个主要测量大类。

在部署压力传感器时，除了部署宽窄量程压差计外，还需要部署一台参考压差计。该压差计主要是考虑反应堆内温度变化对压力传感器的影响，用于修正宽量程和窄量程压差计。

不管是压力传感器或超声波传感器，对于反应堆内明显有温度梯度变化的区域，都很难获得精确的测量结果，会引入较大的误差。液位距离的测量与反应堆内温度梯度关系明显。

在部署超声波探测器时，需要针对超声波的测量距离和精度进行标定。该标定通常在非反应堆正常运行工况下进行，例如反应堆启动前、停堆后等。该测量标定的工况(例如温度、冷却剂条件)等都与实际运行工况存在较大差异。因此导致标定精度的下降。

以超声波传感器测量为例，现有技术中通常采用离线标定方式，即进入某个实验室或稳定环境下进行“液位或距离与超声波传输时间比值关系K值”的确定。该系数K值确定后将不会随工作环境发生变化。在工作环境中，因为无参考距离，原有技术不能进行在线标定K值。通过在线测量超声波传输时间和事先计算的K值，进而确定液位或距离。现有技术的明显的缺陷在于，离线的“液位或距离与超声波传输时间比值关系K值”误差比较大。因为反应堆环境中，在整个测量距离范围内存在明显的温度梯度变化，用一个离线定义好(未考虑实际环境)的参数，会造成较大误差。目前的测量技术很难对反应堆内具有明显温度梯度变化的环境进行高精度的测量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种测量核反应堆容器液位的装置和方法。

本发明提供的一种测量核反应堆容器液位的装置，包括：时间控制器、信号发生器、发射端、接收端、放大器、波形处理器、超声波探测管，所述时间控制器分别与所述信号发生器和所述波形处理器通讯连接，所述信号发生器与所述发射端通讯连接，所述接收端与所述放大器通讯连接，所述放大器与所述波形处理器通讯连接；

所述超声波探测管包括至少两个连接的管段，且所述超声波探测管的管段内径依次减小；

所述时间控制器输出发射控制信号至所述信号发生器和所述波形处理器，所述信号发生器根据所述发射控制信号生成对应的发射脉冲信号并输出至所述发射端，所述发射端根据所述发射脉冲信号生成对应的超声波并发射；

所述接收端接收反射回来的超声波并转化为对应的电信号，且将所述电信号通过所述放大器进行放大后生成对应的接收脉冲信号并输出至所述波形处理器，所述波形处理器根据所述接收脉冲信号和所述发射控制信号获取对应超声波的接收时间，并根据所述超声波探测管的管段长度计算得到核反应堆容器液位的数值。