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湖南潤(rùn)澤軒炎科技有限公司
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聯(lián)系我時(shí),請(qǐng)告知來(lái)自 智能制造網(wǎng)產(chǎn)品介紹氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀是核反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器泄漏監(jiān)測(cè)專(zhuān)業(yè)設(shè)備
產(chǎn)品介紹
氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀是核反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器泄漏監(jiān)測(cè)專(zhuān)業(yè)設(shè)備。蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電站核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,是連接反應(yīng)堆一、二回路的關(guān)鍵設(shè)備。蒸汽發(fā)生器傳熱管(U型管)由于腐蝕、微振磨損、耗蝕及疲勞破裂等原因而造成泄漏是壓水堆核電站的多發(fā)性事故,是造成容量因子損失的主要原因之一。蒸汽發(fā)生器的可靠性對(duì)核電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響極大,已成為一項(xiàng)國(guó)際性重要課題[1]。
國(guó)內(nèi)外概況及發(fā)展趨勢(shì):蒸汽發(fā)生器傳熱管(U型管)的破損監(jiān)測(cè)是壓水堆核電站運(yùn)行中的重要監(jiān)督項(xiàng)目,通常采用蒸汽發(fā)生器排污取樣法、主冷凝器和除氧器排氣監(jiān)測(cè)等方法。這些方法的共同缺點(diǎn)是:反應(yīng)時(shí)間慢,至少需要3~10 rain,且系統(tǒng)較復(fù)雜,需要取樣設(shè)備,樣品經(jīng)降溫降壓后,進(jìn)入監(jiān)測(cè)裝置;不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)等[1]。
為防止出現(xiàn)滿(mǎn)溢事故污染蒸汽輪機(jī),避免發(fā)生嚴(yán)重污染,國(guó)際上目前采用監(jiān)測(cè)氮~16的方法。其裝置簡(jiǎn)單,靈敏度高,反應(yīng)速度快,測(cè)量時(shí)間短(約10 s),可以連續(xù)監(jiān)測(cè)。法國(guó)EDF公司從1983年開(kāi)始研制該儀器軟件及傳輸系數(shù),1988年由法國(guó)M G P公司正式投產(chǎn),已有數(shù)百臺(tái)氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀投入運(yùn)行。我國(guó)秦山核電站一期工程和大亞灣核電站均采用該公司產(chǎn)品。迄今,我國(guó)境內(nèi)在役和正在建設(shè)的壓水堆核電站所安裝的氮-16輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本是從法國(guó)進(jìn)口。
氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀屬于核電站輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中工藝輻射監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)"1,用于測(cè)定壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器U型管破損所致一回路水向二回路側(cè)的泄漏率。在功率運(yùn)行情況下,通過(guò)測(cè)量破損發(fā)生時(shí)在二回路主蒸汽管道內(nèi)所出現(xiàn)的氮-16(16N)高能Y輻射,確定蒸汽發(fā)生器U型管的泄漏率;在熱停堆工況下,則可測(cè)量主蒸汽管道內(nèi)出現(xiàn)的氪(Kr)、氙(Xe)等惰性氣體或其他核素;靈敏度高,速度快,可有效防止核污染,保證核反應(yīng)堆安全運(yùn)行,被確定為壓水堆核電站開(kāi)通的儀器。圖1是氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀。
技術(shù)指標(biāo)
工作原理
16N在反應(yīng)堆一回路內(nèi)產(chǎn)生,是由冷卻劑中的氧原子經(jīng)過(guò)160(n,p)16N反應(yīng)生成的,有的γ輻射,其半衰期為7.35 s,是一回路冷卻劑的主要放射源。當(dāng)U型管破損時(shí),冷卻劑中的16N就會(huì)進(jìn)入主蒸汽管道。氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀就是通過(guò)測(cè)定主蒸汽管道中16N的放射性活度,再經(jīng)過(guò)由計(jì)算方法預(yù)先確定的泄漏率傳輸系數(shù)的換算,求出蒸汽發(fā)生器傳熱管(U型管)冷端、熱端、彎管段或中段(平均)的泄漏率。
泄漏率與16N的γ計(jì)數(shù)率和傳輸系數(shù)的關(guān)系如下:
Q=n/c (1)
式中:
q為泄漏率(L/h);
n為測(cè)點(diǎn)處16N的γ輻射計(jì)數(shù)率(S-1)
C為傳熱管的泄漏率傳輸系數(shù)(S-1×L-1×h),或者(S-1×kg-1×h)。
傳輸系數(shù)C與探測(cè)器幾何因子k1、探測(cè)器效率因子k2及從傳熱管泄漏點(diǎn)到主蒸汽管道
探測(cè)點(diǎn)之間的傳遞時(shí)間有關(guān),用下式表示:
C=K1×K2×AV (2)
式中:AV為傳熱管單位泄漏時(shí)16N探測(cè)點(diǎn)處主蒸汽管道中的16N的放射性活度,量綱為(Bq×m-3×kg-1× h)。AV與傳遞時(shí)間t的關(guān)系如下:
AV =(Ap/Q)(rv/rp)e-lt (3)
式中:
Ap為泄漏部位一回路側(cè)16N活度(Bq·m-3),隨功率變化和泄漏點(diǎn)位置而改變;
Q為主蒸汽管道中的蒸汽流量(kg·h-1);
rv為主蒸汽密度(kg·m-3);
rp為冷卻劑平均密度(kg·m-3);
l為16Nγ輻射衰變常數(shù)(s-1);
t為16N從傳熱管泄漏點(diǎn)到主蒸汽管道探測(cè)點(diǎn)之間的傳遞時(shí)間(s)。
式(3)表明,AV不僅與反應(yīng)堆功率、蒸汽發(fā)生器運(yùn)行工況有關(guān),而且還與泄漏點(diǎn)位置有關(guān)。
在反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器和主蒸汽管道的結(jié)構(gòu)尺寸、物理參數(shù)以及16N的γ輻射監(jiān)測(cè)點(diǎn)都確定的情況下,通過(guò)分析計(jì)算可得16N的傳遞時(shí)間t,探測(cè)器幾何因子k l、探測(cè)器效率因子K2再利用式(2)和(3)算得傳輸系數(shù)C。傳輸系數(shù)C是核功率的函數(shù),與核功率成分段線(xiàn)性關(guān)系。事先把不同功率、不同泄漏位置的傳輸系數(shù)通過(guò)鍵盤(pán)送人氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀,即可用式(1)求出相應(yīng)的泄漏率。
產(chǎn)品特點(diǎn)
系統(tǒng)功能、組成及特點(diǎn):
氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀,通過(guò)測(cè)定主蒸汽管道中16N的放射性活度,再經(jīng)過(guò)由計(jì)算方法預(yù)先確定的泄漏率傳輸系數(shù)的換算,求出蒸汽發(fā)生器傳熱管(U型管)冷端、熱端、彎管段或中段(平均)的泄漏率。
本監(jiān)測(cè)儀為在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀。由一個(gè)安裝在主蒸汽管外面的v輻射探測(cè)裝置、一個(gè)安裝在探測(cè)裝置附近的測(cè)量箱和一個(gè)處理組件機(jī)箱所組成。處理組件機(jī)箱把探測(cè)器測(cè)得的輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成蒸汽發(fā)生器U型管破損的泄漏率,并給出泄漏率數(shù)據(jù),可以按給定的報(bào)警閾值發(fā)出報(bào)警信號(hào)。測(cè)量結(jié)果可以通過(guò)RS485接口傳送到核電廠輻射監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),同時(shí)提供模擬量輸出和開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)。
氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀的組成見(jiàn)圖2,包括:
(1)氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀l套(每套應(yīng)包括l套探測(cè)裝置及其支架、1個(gè)電子測(cè)量箱、1個(gè)處理組件機(jī)箱以及探測(cè)器與測(cè)量和處理組件機(jī)箱之間連接用的配套電纜),
(2)標(biāo)定工具l套(包括多道脈沖分析器以及標(biāo)定源238Pu+13C、137Cs和60Co等);
(3)用戶(hù)終端l臺(tái)(含筆記本電腦l臺(tái)和用戶(hù)終端軟件)。
本儀器的核心是耐高溫N aI探測(cè)裝置和測(cè)量箱內(nèi)智能化256道或l 024道多道分析器,以及總γ通道與16N通道兩路單道分析器及相應(yīng)的處理組件。其中運(yùn)用了241 A m穩(wěn)峰技術(shù)、溫度補(bǔ)償技術(shù)和功率校正技術(shù)等。
γ輻射探測(cè)器由NaI晶體和光電倍增管組成。晶體內(nèi)鑲?cè)?41 Am穩(wěn)峰源。探測(cè)裝置內(nèi)含溫度傳感器。由于探測(cè)器在主蒸汽管道外側(cè),周?chē)h(huán)境溫度在30~55℃,所以前置放大器沒(méi)有在探測(cè)裝置中。前放和高壓均放在幾十米外的測(cè)量箱中。為防止事故工況可能出現(xiàn)的短時(shí)高溫(100℃,10min 150℃,5rain)和潮濕,探測(cè)裝置內(nèi)填充了大量的絕熱材料,并且密封。
測(cè)量箱內(nèi)包括:低壓和高壓電源;前置放大器;主放大器;以單片機(jī)為核心的智能化多道分析器(含峰檢測(cè)、采樣/保持電路、模數(shù)變換器、存儲(chǔ)器等),兩路單道分析器;譯碼器;中斷控制器以及串行通訊等輸入輸出單元。16N和γ兩道數(shù)據(jù)分別通過(guò)串行接口傳送到相應(yīng)的處理組件上。處理組件的任務(wù)是把測(cè)量箱測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成蒸汽發(fā)生器U型管破損的泄漏率,并顯示。當(dāng)泄漏率超過(guò)預(yù)置值時(shí),儀表能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。處理組件對(duì)外可提供模擬量信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)和串行通訊的數(shù)字信號(hào)。
氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀屬于lE級(jí)設(shè)備,要求能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作。
(4)氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀裝置簡(jiǎn)單,系統(tǒng)功能齊全,反應(yīng)速度快,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè),是核電站蒸汽發(fā)生器的監(jiān)護(hù)神。雖然壓水堆核電站功率不同,蒸汽發(fā)生器不同,但可以根據(jù)各種反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器和主蒸汽管道的結(jié)構(gòu)尺寸、物理參數(shù)等計(jì)算出相應(yīng)的泄漏率傳輸系數(shù),輸入到氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀,同時(shí)可以選擇不同配置的氮~16輻射監(jiān)測(cè)儀組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
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