[发明专利]数字棒位指示系统和方法

说明书

公开了一种棒位指示系统。棒位指示系统包括：第一线圈和第二线圈，其围绕驱动杆行程套筒以交替排列来设置；第一数据编码器单元，其连接到每一个第一线圈并且被配置为生成第一参考信号；第二数据编码器单元，其连接到每一个第二线圈并且被配置为生成第二参考信号；以及与第一数据编码器单元和第二数据编码器单元进行信号通信的处理电路。处理电路被配置为生成第一参考信号和第二参考信号的逻辑比较，基于第一位置数据和第二位置数据来生成逻辑信号，以及对逻辑信号和逻辑比较的结果执行逻辑运算。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)而要求于2019年5月10日提交的申请号为62/846,002的美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本申请公开了一种发明，其总体上并且在各个方面涉及用于确定控制棒的位置的系统和方法。

背景技术

在核电站中，重要的是知晓每一个控制棒的准确位置。控制棒驱动系统以步距的增量来移动控制棒，在大多数控制棒驱动系统中，每个步距大致为0.625英寸。

在第3,893,090和第3,846,771的美国专利中描述了先前开发的数字棒位指示(DRPI)系统的示例，其每个的全部内容通过引用合并于本文。

图1示出现有技术的核反应堆12的数字棒位指示(DRPI)系统10。核反应堆12包括反应堆压力容器14。驱动杆16在结构上耦接到控制棒18。控制棒18被完全填充压力容器14的水20包围。在正常工作条件下，水20处于高温，并且被加压使得不发生沸腾。

因为不允许出于控制棒位置感测的目的而对压力容器14进行机械穿透，所以根据在压力容器14外部进行的测量来确定控制棒18的位置。驱动杆16在其各自的杆行程套筒22内纵向移动，杆行程套筒22是与反应堆的上部24一体形成并从反应堆的上部24纵向向上延伸的密封管。

利用沿着给定杆行程套筒22放置的线圈28的阵列26来帮助确定给定驱动杆16的顶端的位置。由于通常假定控制棒18与其相应驱动杆16的紧固是可靠的，所以驱动杆16的顶端的感测位置被认为是控制棒18的顶端的位置的准确指示。

图2示出图1的DRPI系统10的单个线圈28的剖面。线圈28是围绕杆行程套筒22缠绕的电子线圈。线圈28限定了由杆行程套筒22部分填充的中心开口。在单独的线圈28内建立足够低频率的交流电(AC)，使得产生的AC磁通将穿透通常由非磁性不锈钢构造的杆行程套筒22。利用足够低的频率，产生的磁通的趋肤深度将大于杆行程套筒22的厚度，并且AC磁通将穿过杆行程套筒22的厚度一直穿入其内部。

当驱动杆16纵向移动穿过杆行程套筒22并且通过给定线圈28的中心开口时，线圈28的阻抗将改变。驱动杆16通常由诸如磁性不锈钢的铁磁材料来构造，使得当驱动杆16沿着其运动轴行进而通过线圈28的中心开口时，线圈28的阻抗将增大。在线圈28由恒定电压源驱动时通过监测通过线圈28的电流，或者在线圈28由恒定电流源驱动时通过监测线圈28两端的电压，能够测量线圈28的阻抗的改变。例如，能够通过测量与线圈28串联连接的感测电阻器两端的电压来测量线圈28两端的电压。能够利用由给定驱动杆16的移动/位置所引起的阻抗的改变来帮助确定相关联的控制棒18的位置。在下文为了易于描述的目的，将在测量电压的情境中来描述阻抗。然而，能够理解的是，也能够利用电流、阻抗或其他参数来帮助确定相关联的控制棒18的位置。