本發(fā)明屬于核電站在線監(jiān)測(cè)裝置，具體是對(duì)核電站壓水堆一回路中的硼濃度進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè)的裝置。

背景技術(shù)：
壓水堆核電站反應(yīng)堆功率的控制是通過(guò)調(diào)節(jié)控制棒和硼濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于調(diào)節(jié)控制棒時(shí)，反應(yīng)堆功率變化明顯，因此在反應(yīng)堆平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，主要是通過(guò)向一回路加入一定濃度的硼酸溶液來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率的。一方面，反應(yīng)堆在啟動(dòng)、運(yùn)行或功率調(diào)節(jié)中需要在反應(yīng)堆一回路冷卻水中加入硼酸或稀釋硼酸來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆反應(yīng)性的補(bǔ)償控制，以便展平堆功率，增加燃耗。另一方面，反應(yīng)堆在停堆、換料和大修時(shí)，要利用加硼酸使活性區(qū)長(zhǎng)時(shí)間保持在次臨界狀態(tài)。由于一回路的水需要不斷通過(guò)離子交換器凈化，存在硼酸丟失的可能性，所以對(duì)反應(yīng)堆一回路中的硼濃度的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)非常重要的工作，硼濃度監(jiān)測(cè)裝置是核電站安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所不可缺少的設(shè)備。目前壓水堆核電站硼濃度監(jiān)測(cè)主要有在線式和離線式兩種方式。其中，離線式為取樣容器監(jiān)測(cè)，一回路的水冷卻后送入一密封容器中，該容器為圓柱體狀，中心有一同軸的圓柱形中子探測(cè)器浸沒(méi)在水中，容器一側(cè)設(shè)置一同位素中子源，容器和中子源周?chē)鸀橹凶勇推帘尾牧希弥凶犹綔y(cè)器測(cè)量直射和散射的中子在含硼水中的減弱情況，進(jìn)而獲得水中硼的濃度信息。該裝置要能準(zhǔn)確獲知水中硼的濃度，需要預(yù)先配置已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)含硼溶液，將標(biāo)準(zhǔn)溶液注入探測(cè)裝置測(cè)量得到刻度曲線，并且定期進(jìn)行校準(zhǔn)。該監(jiān)測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)是取樣容器可以做得很大，當(dāng)水中硼濃度變化非常小的時(shí)候，探測(cè)器測(cè)量到的中子變化仍然非常明顯。該監(jiān)測(cè)方式的缺點(diǎn)在于需要從一回路引出專(zhuān)門(mén)的旁路管線，而一回路本身壓力、溫度均非常高，屬于核承壓邊界，任何操作都要小心進(jìn)行，既不能破壞一回路自身的完整性，又需要防止一回路中含放射性物質(zhì)的水外泄。因此，需要在取樣管路上設(shè)置專(zhuān)門(mén)的減壓和冷卻裝置。同時(shí)，定期校準(zhǔn)時(shí)還需要專(zhuān)門(mén)的廢水收集裝置，繁雜的取樣管路也延長(zhǎng)了監(jiān)測(cè)裝置的響應(yīng)時(shí)間。在離線式監(jiān)測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，近年來(lái)開(kāi)發(fā)了在線式監(jiān)測(cè)方式，如專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01010263543.4，名稱(chēng)為《核電站硼濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》的專(zhuān)利請(qǐng)求，以及申請(qǐng)?zhí)?7197158.7，名稱(chēng)為《用來(lái)測(cè)定硼濃度的測(cè)量裝置》，描述了兩種在線式硼濃度監(jiān)測(cè)裝置，其基本方法是在反應(yīng)堆一回路管道上架設(shè)一中子吸收裝置，在管路一側(cè)放置一中子源，另一側(cè)放置中子探測(cè)器，測(cè)量中子源穿過(guò)一回路管道時(shí)中子被硼吸收的情況，進(jìn)而找出管道內(nèi)水中硼的濃度。申請(qǐng)?zhí)枮?01010263543.4的專(zhuān)利請(qǐng)求缺點(diǎn)是，該裝置從離線式監(jiān)測(cè)裝置改進(jìn)而來(lái)，保留了復(fù)雜的標(biāo)定裝置，以及零散的電子學(xué)設(shè)備，設(shè)備使用時(shí)需要接入標(biāo)定裝置進(jìn)行定期校準(zhǔn)，且遠(yuǎn)離探測(cè)裝置的脈沖前放使得電子學(xué)信噪比大為降低，給設(shè)備維護(hù)和穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了不便。申請(qǐng)?zhí)枮?7197158.7的專(zhuān)利請(qǐng)求缺點(diǎn)是，該裝置定位在溫度非常高的一回路主管道上，使用溫度達(dá)到幾百攝氏度，需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的冷卻裝置對(duì)電子學(xué)設(shè)備（主要是中子探測(cè)器）降溫，而冷卻介質(zhì)受環(huán)境溫度影響很大，因此，很難保證探測(cè)器溫度恒定不變，使得測(cè)量結(jié)果的可信度降低。另外，該探測(cè)裝置管道外圍為聚乙烯材料，只在最外層設(shè)置了一層鎘板吸收熱中子，聚乙烯材料只能對(duì)中子進(jìn)行慢化，吸收效果非常差，因此大量中子需要慢化到熱中子后才能被最外層的鎘板吸收。為了達(dá)到人員可接受的輻射水平，需要設(shè)置很厚的慢化層，使得設(shè)備體積龐大，使得在管路復(fù)雜的反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)安裝和拆卸起來(lái)非常困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了提供一種集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊、拆卸方便、可自我校準(zhǔn)、測(cè)量響應(yīng)速度快的在線式硼濃度監(jiān)測(cè)裝置，彌補(bǔ)現(xiàn)有離線式和在線式硼濃度監(jiān)測(cè)裝置的使用缺陷，提高硼濃度監(jiān)測(cè)裝置的響應(yīng)時(shí)間、簡(jiǎn)化定期校準(zhǔn)流程，同時(shí)減小探測(cè)裝置的體積，提高信號(hào)處理裝置的信噪比。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種在線式硼濃度監(jiān)測(cè)裝置，架設(shè)在靠近化容系統(tǒng)的管道上，包括中子源、用于安裝中子源的組件、中子探測(cè)器和設(shè)于中子源周?chē)钠帘误w，所述中子源設(shè)于一回路管道的正上方，為了提高中子源發(fā)射的中子的利用率，中子源和管道之間留有一段距離。所述中子探測(cè)器位于一回路管道的正下方，與管道之間留有空隙，該空隙填充隔熱材料，所述中子探測(cè)器下半部外圍設(shè)有用于吸收熱中子的鎘板。所述中子源的上方設(shè)有與中子探測(cè)器管徑相同的校準(zhǔn)孔，管道和校準(zhǔn)孔之間設(shè)有用于吸收熱中子的鎘板。為了簡(jiǎn)化探測(cè)裝置的定期校準(zhǔn)試驗(yàn)流程，在中子源斜上方設(shè)置有一與中子探測(cè)器安裝孔道相同的校準(zhǔn)孔，由于中子源壽命非常長(zhǎng)，因此可以認(rèn)為該孔道內(nèi)的中子通量是固定不變的。定期試驗(yàn)時(shí)，只要將中子探測(cè)器移至校準(zhǔn)孔，檢查探測(cè)器的測(cè)量值是否與初次測(cè)量值相同，即可知道探測(cè)效率是否發(fā)生變化，如果探測(cè)效率發(fā)生變化時(shí)，還可根據(jù)兩次測(cè)量結(jié)果的比值對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。所述中子源周?chē)钠帘误w由里層的聚乙烯慢化層和外層的含鵬聚乙烯層組成，所述一回路管道、中子探測(cè)器和校準(zhǔn)孔均處于聚乙烯慢化層中。安裝中子源的組件也相應(yīng)的設(shè)置為聚乙烯慢化層和含硼聚乙烯層兩層結(jié)構(gòu)。為了獲得較小的屏蔽體、同時(shí)較高的中子屏蔽效率，在中子源及管道周?chē)仍O(shè)置了一層聚乙烯慢化層，將一部分高能中子慢化。在聚乙烯外圍設(shè)置了一層含硼聚乙烯，將剩余的高能中子慢化，同時(shí)由含硼聚乙烯中的硼吸收掉慢化后的熱中子。由于含硼聚乙烯在慢化中子的同時(shí)可以吸收中子，縮短中子漂移距離，因此減少了中子慢化層的厚度，使得探測(cè)裝置的體積顯著縮小。在上述技術(shù)方案中，該監(jiān)測(cè)裝置設(shè)為上、中、下三層，所述中子源位于上層，一回路管道位于中層，中子探測(cè)器位于下層，各層由金屬外殼包裝為一個(gè)獨(dú)立的整體，由兩側(cè)貫穿三層的螺栓固定，其中，中間層分為左右兩部分，一回路管道設(shè)于中間層左右兩部分之間。為了方便拆卸，同時(shí)在條件允許時(shí)采用有標(biāo)準(zhǔn)硼溶液的管路對(duì)探測(cè)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，探測(cè)裝置設(shè)置為上中下三層，其中上下兩層為單個(gè)整體結(jié)構(gòu)，而中間一層為左右兩部分。拆卸時(shí)，利用螺栓將中間一側(cè)的部分與上下固定，另一側(cè)放松，向固定一側(cè)平推監(jiān)測(cè)裝置，即可將監(jiān)測(cè)裝置從管路上推出，避免了每次校準(zhǔn)均需要從上往下吊裝屏蔽體、拆卸中子源的麻煩。在上述技術(shù)方案中，所述中子探測(cè)器的前置放大電路緊鄰中子探測(cè)器設(shè)置，中子探測(cè)器末端設(shè)有可拆卸的屏蔽體及拉手，同時(shí)在校準(zhǔn)孔孔口處也設(shè)置有可拆卸的屏蔽體及拉手。為了提高探測(cè)裝置電子學(xué)部分的信噪比，中子探測(cè)器的前置放大電路與中子探測(cè)器設(shè)置在一起，將探測(cè)器輸出的弱信號(hào)在探測(cè)裝置端進(jìn)行放大處理后，再傳輸給布置在較遠(yuǎn)位置的信號(hào)處理裝置，由信號(hào)處理裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，獲得管路中的硼濃度信息，以及相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)后，再將結(jié)果傳輸給遠(yuǎn)程端的信息機(jī)柜，對(duì)數(shù)據(jù)信息繪圖和存儲(chǔ)。該布置結(jié)構(gòu)避免了探測(cè)器輸出的弱信號(hào)先進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸再放大時(shí)引起信噪比下降，同時(shí)利用信號(hào)處理裝置對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理，減少了信息機(jī)柜內(nèi)復(fù)雜的電子學(xué)設(shè)備，使探測(cè)裝置的集成度進(jìn)一步提高，增強(qiáng)了設(shè)備的可靠性。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明中監(jiān)測(cè)裝置的徑向截面示意圖。圖2為本發(fā)明中監(jiān)測(cè)裝置的軸向截面示意圖。圖3為本發(fā)明中監(jiān)測(cè)裝置及信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集部分連接示意圖。其中：1.固定螺桿，2.中子源組件含硼聚乙烯層，3.監(jiān)測(cè)裝置上層聚乙烯慢化層，4.中子源組件聚乙烯慢化層，5.監(jiān)測(cè)裝置中部左側(cè)含硼聚乙烯層，6.監(jiān)測(cè)裝置中部左側(cè)聚乙烯慢化層，7.隔熱腔，8.監(jiān)測(cè)裝置下層聚乙烯慢化層，9.鎘板，10.監(jiān)測(cè)裝置上層含硼聚乙烯層，11.校準(zhǔn)孔，12.中子源，13.鎘板，14.監(jiān)測(cè)裝置中部右側(cè)含硼聚乙烯層，15.一回路管道，16.監(jiān)測(cè)裝置中部右側(cè)聚乙烯慢化層，17.中子探測(cè)器，18.監(jiān)測(cè)裝置下層含硼聚乙烯層，19.校準(zhǔn)孔屏蔽塞，20.校準(zhǔn)孔拉手，21.前置放大電路板，22.探測(cè)器拉手，23.電纜，24.探測(cè)器屏蔽體。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的測(cè)量原理及其技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。如圖1所示，為本發(fā)明在線式硼濃度監(jiān)測(cè)裝置的一種實(shí)施例的徑向截面示意圖，如圖2所示，為該實(shí)施例的軸向截面示意圖。其中，中子源12位于一回路管道15的正上方，與管道之間留有間隙，中子探測(cè)器17位于一回路管道15的正下方，與管道之間留有隔熱腔7，用于填充隔熱材料。所述隔熱材料可以是石棉、玻璃纖維或礦渣棉。在中子探測(cè)器17下半部分外圍設(shè)有吸收熱中子的鎘板9，用于吸收監(jiān)測(cè)裝置下層聚乙烯慢化層8中向計(jì)數(shù)管散射的中子。在中子源12的右上方設(shè)有與中子探測(cè)器管徑相同的校準(zhǔn)孔11，用于定期對(duì)中子探測(cè)器探測(cè)效率進(jìn)行校準(zhǔn)，為了減小管道15中硼濃度變化時(shí)對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響，在管道15和校準(zhǔn)孔11之間設(shè)有吸收熱中子的鎘板13，用于吸收從管道15向校準(zhǔn)孔11發(fā)射的中子。為了在不增加探測(cè)裝置體積的前提下，盡可能多地屏蔽中子源向外界發(fā)射的中子，中子源12周?chē)钠帘误w由里層的聚乙烯慢化層和外層的含鵬聚乙烯層組成，聚乙烯層將一部分高能中子慢化，含硼聚乙烯層將剩余的高能中子進(jìn)一步慢化并吸收掉。所述一回路管道、中子探測(cè)器和校準(zhǔn)孔均處于聚乙烯慢化層中。為了達(dá)到盡可能好的屏蔽效果，安裝中子源的組件也分為聚乙烯層4和含硼聚乙烯層2。如圖1所示，為了方便使用現(xiàn)場(chǎng)的拆卸和安裝，本發(fā)明將探測(cè)裝置設(shè)置為上、中、下三層，其中，3、10及中子源組件2和4為上層，5、6、14、16為中層，8、18及中子探測(cè)器17為下層，各層由金屬外殼包裝為一個(gè)獨(dú)立的整體，由貫穿三層的固定螺桿1固定。中間層又分為左右兩部分，5、6為左半部分，14、16為右半部分。拆卸時(shí)，固定一側(cè)的螺桿，將另一側(cè)的螺桿拆除，如拆除左側(cè)螺桿，然后向右平推探測(cè)裝置，即可將中間層的左側(cè)部分及管道15從監(jiān)測(cè)裝置中滑出，避免了拆卸時(shí)需移出中子源、由上向下吊裝零部件的麻煩。如圖2所示，為了減少中子探測(cè)器17輸出的弱信號(hào)的傳輸距離，將前置放大電路21設(shè)置在緊鄰探測(cè)器的位置，弱信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理后，由電纜23向外輸出。為了方便校準(zhǔn)時(shí)探測(cè)器拆卸，在探測(cè)器末端設(shè)置了可拆卸的探測(cè)器屏蔽體24及探測(cè)器拉手22，由17、21、22、23和24組成探測(cè)器組件，同時(shí)在校準(zhǔn)孔孔口處也設(shè)置有可拆卸的校準(zhǔn)孔屏蔽塞19和校準(zhǔn)孔拉手20，校準(zhǔn)時(shí)，只要把校準(zhǔn)組件從探測(cè)裝置中移出，將探測(cè)器組件插入校準(zhǔn)孔，即可進(jìn)行測(cè)試，這樣既保證了正常使用時(shí)中子不會(huì)從校準(zhǔn)孔移出，又保證了每次校準(zhǔn)時(shí)探測(cè)器相對(duì)于中子源的幾何條件不變。如圖3所示，為本發(fā)明中監(jiān)測(cè)裝置功能布置的一種實(shí)施例。由圖1、圖2所示的監(jiān)測(cè)裝置將中子穿過(guò)一回路管道后的原始信息傳輸給位于監(jiān)測(cè)裝置附近的信號(hào)處理裝置，該信號(hào)處理裝置負(fù)責(zé)給中子探測(cè)器及前置放大電路提供工作電壓、并將前置放大電路輸出的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后，給出管道中硼濃度的實(shí)時(shí)信息，并根據(jù)設(shè)定的報(bào)警閾值發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。信號(hào)處理裝置還負(fù)責(zé)將測(cè)量結(jié)果傳輸至遠(yuǎn)程端的信息機(jī)柜，由機(jī)柜內(nèi)部的計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)繪制歷史曲線及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。