一种基于光子信号检测的控制棒棒位检测系统与方法

技术领域

本发明涉及的是一种基于光子信号检测的控制棒棒位检测系统与方法，属于核电站控制棒棒位检测领域。

背景技术

目前，对核电站反应堆的功率控制主要通过升降控制棒来实现，因此对控制棒位置的监测是控制核反应堆正常、可靠运行必不可少的环节。

在核反应堆实际运行过程中，为了保证压力容器的完整性，实际棒位测量通常不采用直接测量的方法，而是采用间接的方法进行测量。目前大多采用电磁感应法进行控制棒的位置探测，但是该方法主要存在以下问题：

1）需要额外交流电源对检测线圈进行励磁；

2）需要定期对线圈阻抗进行检测，棒位检测不够方便；

3）检测系统功耗大、发热验证造成配套电子设备老化变快、寿命变短，检测系统维护量大且维护周期短，需要经常性地维护，导致核电站经常性地禁止运行，严重影响后端用户用电。

4）检测系统体积大、集成程度低，占地面积大，走线复杂。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供一种基于光子信号检测的控制棒棒位检测系统与方法。

一种基于光子信号检测的控制棒棒位检测系统，其特征在于，套管、光子探测器、光子计数器、编码模块、上位机、电源模块；

套管，提供控制棒插入所需的空间；

光子探测器，位于套管外部，用于感应控制棒的位置，并输出感应信号；

光子计数器，用于接收光子探测器输出的感应信号，并将感应信号转换成数字信号；

编码模块，对数字信号进行编码以生成编码信号，并将所述编码信号传输至所述上位机；

上位机，对所述编码信号进行解析，并形成显示控制棒位置的图形；

电源模块，为光子探测器、光子计数器、编码模块提供电源。

优选的，所述光子探测器是由端窗光电倍增管、高压电源模块以及高速比较成形电路组成的光子计数器件。

优选的，所述光子探测器是由端窗光电倍增管、高压电源模块以及高速比较成形电路组成的光子计数器件。

优选的，所述光子探测器的数量为多个，沿套管的长度方向分布。

优选的，所述编码模块包括数据接收模块、数据发送模块、数据处理编码模块；

数据接收模块，和所述光子计数器通讯连接，接收数字信号；

数据处理编码模块，对所述数字信号进行编码以生成编码信号；

数据发送模块，和所述上位机相通讯连接，将所述编码信号传输至所述上位机。

优选的，光子探测器设置在核反应压力容器中。

优选的，所述编码模块和上位机通过信号传输线相连接。

本发明还公布了一种基于光子信号检测的控制棒棒位检测方法，包括如下步骤：

S1：在控制棒升降运动时使控制棒插入到一设置在压力容器中的管套中，并且在控制棒插入管套的过程中，利用光子探测器感应控制棒的位置，并输出感应信号；

S2：利用光子计数器将感应信号转换成数字信号；

S3：利用编码模块，对数字信号进行编码以生成编码信号；

S4：通过上位机对所述编码信号进行解析，并形成显示控制棒位置的图形。

1：本发明，在实时监测控制棒位置的同时，具有检测方便快捷、功耗低、维护量小且维护周期长、系统集成度高、系统简化、占用空间小且维护方便等优点，可以有效避免原有检测系统存在的占用空间大、系统复杂、维护工作量大且维护周期短、功耗大、检测不够简便等问题。

附图说明

图1是控制棒棒位检测系统图。

具体实施方式

下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

一种基于光子信号检测的控制棒棒位检测系统，参见图1所示，包括套管、光子探测器、光子计数器、编码模块、上位机、电源模块；

套管，用于提供控制棒插入所需的空间；其设置在压力容器中。

光子探测器位于套管外部，用于感应控制棒的位置，并输出感应信号，优先设在压力容器中，近距离高效地感应控制棒的位置，当控制棒插入套管内时，控制棒所处位置的电磁辐射会发生相应变化，光子是电磁辐射的载体，因此光子探测器采集的数值就会发生变化，通过数值变化，光子探测器就能够对控制棒位置进行感应，输出信号发生相应变化，较佳地，光子探测器的数量为多个，沿套管的长度方向分布，通过外部放置多个光子探测器便可对控制棒位置进行实时感应；

光子探测器将感应的信号传输至光子计数器中，光子计数器接收光子探测器输出的感应信号，并将感应信号转换成数字信号； 光子计数器可设置在压力容器之外。

编码模块与光子计数器进行数据交互，对数字信号进行编码以生成编码信号，并将所述编码信号传输至所述上位机；

上位机，对所述编码信号进行解析，并形成显示控制棒位置的图形，也就是说，上位机实时图形化显示控制棒的位置；上位机根据编码显示图像是一种常见的技术，可在上位机中配置图像显示器实现，在此不再具体介绍。

电源模块，为光子探测器、光子计数器、编码模块提供电源，保证各模块可靠、稳定工作。所述电源模块为常见配件，是由电源控制芯片及其外围电路构成。

上述的编码模块、上位机以及电源模块均设置在压力容器之外，降低压力容器中的反应堆这些电子元件造成的影响。

上述的检测系统，无需额外的交流电源进行励磁，无抗阻检测，发热量小，且取消了庞大的走线系统，使得整个检测系统在实时监测控制棒位置的同时，具有检测方便快捷、功耗低、维护量小且维护周期长、系统集成度高、系统简化、占用空间小且维护方便等优点，可以有效避免原有检测系统存在的占用空间大、系统复杂、维护工作量大且维护周期短、功耗大、检测不够简便等问题。

光子探测器、光子计数器以及编码模块为常见，具体地，所述光子探测器是由端窗光电倍增管、高压电源模块以及高速比较成形电路组成的具有较大敏感面积的光子计数器件，该探测器可以实时精确感应光子数量，同时具有噪声低、稳定性好、抗干扰能力强、动态范围宽等特点。所述光子计数器由通讯模块、电源模块、信号接收处理模块等部分组成，通过内部的信号接收处理模块对光子探测器的采集到的信号利用相关算法进行分析处理，将光子探测器采集到的数据转换为通俗易懂的、便于灵活处理的、可稳定传输的数字信号，便于编码模块对其进行统一优化、转换。编码模块由数据接收模块、数据发送模块、数据处理编码模块等多个模块组成，数据接收模块和所述光子计数器通讯连接，接收数字信号，数据处理编码模块，对数字信号利用相关算法统一进行编码处理，将数字信号转换为上位机可识别的编码信号，数据发送模块和所述上位机相通讯连接，将所述编码信号传输至所述上位机，供上位机处理便于其将控制棒位置信号进行图形化显示。

本实施例，所述编码模块和上位机通过信号传输线相连接，这样，上位机只接收来自编码模块的信号，显示的图像能够精准反应出当前控制棒的位置，防止反应堆反应后释放的电磁辐射被上位机接收而影响图像的显示。

本发明还涉及一种基于光子信号检测的控制棒棒位检测方法，包括如下步骤：

S1：在控制棒升降运动时使控制棒插入到一设置在压力容器中的管套中，并且在控制棒插入管套的过程中，利用光子探测器感应控制棒的位置，并输出感应信号；

S2：利用光子计数器将感应信号转换成数字信号；

S3：利用编码模块，对数字信号进行编码以生成编码信号；

S4：通过上位机对所述编码信号进行解析，并形成显示控制棒位置的图形。

上述的检测方法，由包括光子探测器、光子计数器、编码模块、上位机等电子元件结合管套共同完成检测，检测方便快捷，同时，检测所涉及的设备或者系统具有功耗低、维护量小且维护周期长、占用空间小且维护方便等优点。

较佳地，光子探测器设置在核反应压力容器中，光子探测器近距离高效地感应控制棒的位置。

上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。