專利名稱:從球堆－高溫反應(yīng)器中取出已燃燒的燃燒單元的方法
本發(fā)明涉及由具有一個反應(yīng)器和一個球排出筒的球堆(Kugelhaufen)-高溫反應(yīng)器中取出已燃燒的燃燒單元的方法，其中燃燒單元循環(huán)運行，并且在從球排出筒輸出后進(jìn)行伽瑪-放射性的測量，獲得的測量值與前面已求得的測量值相關(guān)聯(lián)，并且然后決定是否取出此燃燒單元。
在球堆-高溫反應(yīng)器中球形燃燒單元在反應(yīng)器運行時被多次循環(huán)使用。這意味著燃燒單元在平穩(wěn)的運行過程中先后從反應(yīng)器核中取出，并且接著又返運回反應(yīng)器。在此循環(huán)中每個球在從球排出筒輸出之后進(jìn)行一次可燒性測量，同時中間燃燒單元和其它球被區(qū)分開，并且燃燒單元的可燒度通過測量一個相關(guān)的特征量來確定。如果可燒度在一個規(guī)定的取出界限值之下，相應(yīng)的燃燒單元被挑選出，并被取出。此取出騰出地方用于輸入新的燃燒單元。
已有不同的測量方法用于可燒性測量。在中子發(fā)射測量中快速中子射線在通過被測量燃燒單元的通道中的衰變被收集。然而此方法測量反應(yīng)很小并且精度不夠，在另一個方法中應(yīng)用一個可燒性測量反應(yīng)器，其中對可燒性的度量是在被測量燃燒單元通過反應(yīng)器的核的通道中反應(yīng)器的反應(yīng)能力的變化。此方法雖然比較精確，但是花費很大。
所以稍后改用另一種方法，其中用液氮冷卻的半導(dǎo)體檢測器進(jìn)行伽瑪譜測量。這里對可燒性的度量是在燃燒單元中銫137的放射性。此方法是如今選用的方法。然而在現(xiàn)代模式的高溫反應(yīng)器 概念之下，循環(huán)速度很高，球排出筒又短，從而燃燒單元在球排出筒中的衰變時間比較短，導(dǎo)致存在測量精度不夠的問題。
一個相比上述方法明顯簡單的測量方法被建議在一個論文集(IAEA技術(shù)委員會會議，Petten，(Niederlande)荷蘭，1994，11，28-30)中，在此方法中一個燃燒單元的全部伽瑪-放射性被測量。并且測量值與規(guī)定數(shù)量的前面已收集的測量值的暫態(tài)平均值進(jìn)行比較(參見論文集中論文“模塊化HTGR的發(fā)展現(xiàn)狀及其將來的作用1995年9月，第90頁)。
前面文件中所述的方法已被證實是不實用的。本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種方法，它特別適用于取出已燃燒的燃燒單元。
上述本發(fā)明的任務(wù)的解決方案是，在基本平穩(wěn)的運行過程中基于規(guī)定數(shù)量的在先的測量值如此確定和更新一個取出界限值，使得被取出的燃燒單元相對于此規(guī)定數(shù)量的取出比例對應(yīng)于一個規(guī)定比值?；诒景l(fā)明，借助規(guī)定數(shù)量的返回測量值確定一個取出界限值，并且取出所有具有低的伽瑪-量，從而比取出界限值所規(guī)定的具有更高的燒損的那些燃燒單元。并且此確定如此完成總是將規(guī)定比例的燃燒單元從規(guī)定數(shù)量的燃燒單元中取出，此規(guī)定數(shù)量的燃燒單元參與確定取出界限值。一個可采用的取出比例例如是10％，即在規(guī)定數(shù)量為300時30個已燃燒單元被取出。
在本發(fā)明中根據(jù)每次燃燒單元的測量值重新確定取出界限值，從而此界限值是特別實時的。并且松散間隔數(shù)量的最后獲得的測量值參與確定取出界限值。
在本發(fā)明的另一個方案中建議測量值被分組為量級并存儲在計算機(jī)中，并且借助于量級形成一條分布曲線，此曲線被取出界限值劃分。此方法特別適合于計算機(jī)收集。
用于求出取出界限值的測量值的數(shù)量最好在100至1000之間，使得有足夠的數(shù)量被用于計算分布曲線或用于確定取出界限值。
在應(yīng)用現(xiàn)有方法時存在這種危險如果出現(xiàn)暫時的，強(qiáng)烈的偏離平穩(wěn)運行過程，例如反應(yīng)器關(guān)閉或在繼續(xù)運行的反應(yīng)器中球循環(huán)的中斷，則較少被燃燒的燃燒單元被取出。為避免此危險，在燃燒單元的循環(huán)重新開始之后燃燒單元的取出一直在一個過渡階段中受限制或被調(diào)節(jié)，直至借助于得到的測量值分布可以確定一個新的取出界限值。并且接著根據(jù)新的取出界限值重新開始取出過程，其中在球排出筒中的燃燒單元完全通過之后，一個相對正常值提高了的取出比例暫時被確定，并且當(dāng)在過渡階段的取出的受限和調(diào)節(jié)被平衡時才重又回到正常的取出比例。
按照本發(fā)明，在重新開始循環(huán)運行之后，燃燒單元的取出受限制或充分被調(diào)節(jié)，直至一個新的測量值分布足以被認(rèn)出，例如在至少50個測量值之后，這基于以下認(rèn)識在重新開始運行之后測量值起初明顯較小，因為在運行偏離平穩(wěn)的階段燃燒單元的伽瑪-放射性比平穩(wěn)運行過程中明顯更多地被衰變，因此基于此新的測量值得到一個向低測量值偏移的分布曲線。如果保持來自以前發(fā)生的平穩(wěn)運行過程的取出界限值，則會導(dǎo)致取出比例太大，并從而導(dǎo)致比較低燒損的燃燒單元被取出。
在首次求出新的取出界限值之后，在正常情況下重新開始取出過程，即利用此已在平穩(wěn)運行時存在的取出比例。新的取出界限值然后以相同方法重又被更新，如同在對平穩(wěn)運行所給出的方法。此更新被繼續(xù)如此之久，只要從球排出筒來的較嚴(yán)重衰變的燃燒單元出現(xiàn)在測試點上。然而如果首次測得燃燒單元在運行偏離中沒有較嚴(yán)重的衰變，即在反應(yīng)器核中繼續(xù)或重新被輻射，則建議固定新的取出界限值在此后出現(xiàn)的狀態(tài)上。
附圖中圖示出本發(fā)明方法的各步驟，其中相應(yīng)的分布曲線被示出，它們通過分各個伽瑪放射性測量值為量級的分類和它們的頻次得到。附圖中
圖1是平穩(wěn)運行過程中的分布曲線；圖2是在一個強(qiáng)的運行偏離和重新開始球循環(huán)過程后的分布曲線；圖3所示分布曲線是在燃燒單元通過過程的稍后時刻得到的；圖4所示分布曲線是在燃燒單元循環(huán)通過過程的結(jié)束階段得到的；圖1所示第一條分布曲線1表示在正常、平穩(wěn)運行過程中的測量值分布。其中測量值先后歸入離散的量級，并且曲線由規(guī)定數(shù)目的測量值中在某量級中的測量值出現(xiàn)的頻次給出。用于得出此分布曲線的測量值數(shù)量在100和1000之間，例如為300，并且此數(shù)目是預(yù)先規(guī)定的，即為常數(shù)。
曲線1被一個取出界限值2劃分。此取出界限值2是實時的，即在測量每個燃燒單元之后，借助于產(chǎn)生的分布曲線求出，并且松散間隔數(shù)量的最后獲得的測量值被考慮。然后取出界限值2被如此確定，使得對于導(dǎo)致分布曲線的測量值總數(shù)中，分出固定的取出比例，例如10％。具有低于第一個取出界限值2的伽瑪-放射性的燃燒單元被從球循環(huán)回路中取出，為新添的燃燒單元騰出地方，而在循環(huán)回路中的其它燃燒單元重又返回到反應(yīng)器中。
在強(qiáng)烈偏離平穩(wěn)運行過程時，例如由于反應(yīng)器關(guān)機(jī)或故障，導(dǎo)致球循環(huán)的中斷。其結(jié)果是在球排出筒(KAZR)中的燃燒單元的伽瑪-放射性衰變。如果在排除了干擾或運行偏離之后重新開始球循環(huán)，以進(jìn)入平穩(wěn)的運行過程，首先從球排出筒出來的燃燒單元具有小的伽瑪-放射性測量值，即伽瑪-放射性與燃燒單元的可燒性現(xiàn)在有另一種關(guān)系。基于這些燃燒單元的伽瑪-放射性測量得到一個新的，向低的值偏移的第二條分布曲線3，如圖2中實線所示。在此圖中分布曲線1和相應(yīng)的界限值2用虛線表示，因為它們在重新開始球循環(huán)前被清除了。由圖2可見，在維持對第一個取出界限值2的求值方法的情況下，將有大部分燃燒單元被取出，而它們只較少被燃燒。為了避免出現(xiàn)這種情況，在重新起動球循環(huán)之后燃燒單元的取出首先受限制或充分被調(diào)整。
在足夠數(shù)量的燃燒單元被測量之后，一個新的作為第二條分布曲線3被示出在圖2中的分布曲線被形成，一個新的、第二個取出界限值被確定，其中如此進(jìn)行其確定，使得取出比例對應(yīng)于平穩(wěn)運行時的取出比例。此取出界限值4的更新方法相同于平穩(wěn)運行時每次測量后所進(jìn)行的。同時利用此新的、第二個取出界限值4重新開始已燃燒的燃燒單元的取出。
在后繼過程中第二條分布曲線3通過測量其它的燃燒單元的伽瑪-放射性一直至測量所要的同樣數(shù)目，例如300，的燃燒單元-而得到，并且基本上一直保持這種方式，只要在測量地點從球排出筒收集到較強(qiáng)衰變的燃燒單元。第二個取出界限值4的更新被繼續(xù)進(jìn)行。
在圖3中第二條分布曲線3向較高的量級延伸。其原因是在測量地點現(xiàn)在還出現(xiàn)個別的燃燒單元，它們來自反應(yīng)器/球排出筒的過渡區(qū)，并且它們的伽瑪-放射性幾乎不受或完全不受運行偏離影響，從而明顯地更高。第二條分布曲線3的形狀可視為兩個子分布的疊加，并且，基本上相應(yīng)于第二條分布曲線3的第一個子分布基于較強(qiáng)衰變的燃燒單元，而第二個子分布曲圖3中緩慢變化的部分構(gòu)成并且由三角形的邊6表示。此邊6以一條虛線7向左延伸。由此可見，兩個子分布相互重疊。
在從反應(yīng)器/球排出筒的過渡區(qū)出現(xiàn)燃燒單元時，取出界限值4的更新過程被停止，即它被固定在最終狀態(tài)上。用此方法避免了由從過渡區(qū)來的、不再強(qiáng)烈衰變的燃燒單元求出的取出門限值4偏移太大的值，并且以此方法取出尚未充分燃燒的燃燒單元。
在后繼過程中非強(qiáng)烈衰變的燃燒單元的比例總在繼續(xù)增加，從而在最后階段得到圖4所示的第三條分布曲線8。此分布曲線8在其右邊區(qū)段9由邊6和線條7構(gòu)成。第三條分布曲線8的左邊區(qū)段10基于較強(qiáng)衰變的燃燒單元的測量。這時用于取出的第二個取出界限值4一直保持到包括前述過渡區(qū)在內(nèi)的球排出筒的全部含量被通過，并且此后僅有在反應(yīng)器關(guān)閉情況下新被輻射的燃燒單元或在反應(yīng)器在不中斷的球循環(huán)中運行時在反應(yīng)器核中未衰變的燃燒單元出現(xiàn)在測量點上。
僅當(dāng)已確定球排出筒的全部含量已通過，并且不再有較強(qiáng)衰變的燃燒單元出現(xiàn)在測量點上時，才重新提高取出界限值。通過重新借助此后出現(xiàn)的分布曲線以前述方法進(jìn)行取出界限值的更新。這時暫時用一個稍微大一些的取出比例，例如12％代替正常的取出比例10％。這個取出比例一直保持到在球循環(huán)重新開始之后的過渡階段中的受限或被調(diào)節(jié)取出重又被平衡。接著重又回到正常的取出比例，從而得出圖1所示狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.用于從一個具有一個反應(yīng)器核和一個球排出筒的球堆-高溫反應(yīng)器取出已燃燒的燃燒單元的方法，其中燃燒單元在回路中循環(huán)，并且燃燒單元在從球排出筒輸出后被測量伽瑪-放射性，而且獲得的測量值與以前求得的值相關(guān)聯(lián)，然后確定此燃燒單元是否被取出，其特征在于，在其本平穩(wěn)的運行過程中，基于確定數(shù)量的在先測量值確定和更新一個取出界限值(2、4)，使得相對于該數(shù)量被取出燃燒單元的取出比例對應(yīng)一個預(yù)先規(guī)定的比值。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，取出界限值(2、4)根據(jù)一個燃燒單元的每次測量值重新被確定。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的方法，其特征在于，松散間隔數(shù)量的最后獲得的測量值參與確定取出界限值(2、4)。
4.如權(quán)利要求
1至3中任一項所述的方法，其特征在于，測量值被歸入量級并存儲在一臺計算機(jī)中，并且借助于量級形成一條分布曲線(1、3、8)，分布曲線被取出界限值(2、4)劃分。
5.如權(quán)利要求
1至4中任一項所述的方法，其特征在于，用于求出相應(yīng)取出界限值(2、4)的測量值數(shù)量在100和1000之間。
6.如權(quán)利要求
1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在一次強(qiáng)烈的從平穩(wěn)運行過程運行偏離，例如一次反應(yīng)器關(guān)機(jī)或球循環(huán)的中斷并重新開始循環(huán)之后，在一個過渡階段中燃燒單元的取出一直受限制和被調(diào)節(jié)，直至基于以后得到的測量值分布可以確定一個新的取出門限值(4)，并且此取出接著依據(jù)新的取出門限值(4)重新開始，并且在球排出筒的含量完全通過之后暫時確定一個比正常值更高的取出比例，并且當(dāng)在過渡階段中的取出受限制和調(diào)節(jié)已平衡時才重又回到正常的取出比例上。
7.如權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于，新的取出界限值(4)基于至少50個測量值被確定。
8.如權(quán)利要求
6或7所述的方法，其特征在于，一旦首次測量到不再具有由運行偏離引起的更長的衰變時間的燃燒單元，新的取出界限值(4)被固定在目前狀態(tài)下。
專利摘要
本發(fā)明涉及從一個具有一個反應(yīng)器核和一個球排出筒的球堆－高溫反應(yīng)器取出已燃燒的燃燒單元的方法,其中燃燒單元在回路中循環(huán)。并且從球排出筒輸出后被測量伽瑪－放射性,而且獲得的測量值與以前求得的值相關(guān)聯(lián),然后確定此燃燒單元是否被取出。此方法的特征在于,在基本平穩(wěn)的運行過程中基于確定數(shù)量的在先測量值確定和更新一個取出界限值(2、4),使得相對于該數(shù)量被取出燃燒單元的取出比例對應(yīng)一個預(yù)先規(guī)定的比值。
文檔編號G21C17/06GKCN1372690SQ00812362
公開日2002年10月2日 申請日期2000年8月26日
發(fā)明者彼得·波爾 申請人:于利希研究中心有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan