Contents

Chapter 1Introduction

1.1Classifications of the CRMS

1.1.1Control rod position measurement sensor

1.1.2CRMS of the inductance type

1.1.3CRMS of the non-inductance type

1.1.4Scope of this introduction

1.2Principles of the CRMS

1.2.1Principles of the CRMS of the inductance type

1.2.2Principles of the CRMS of the ultrasonic type

1.2.3Principles of the CRMS of the magnetostrictive type

1.2.4Principles of the CRMS of the fixed in-core neutron detector type

1.2.5Principles of the CRMS of the reed switch type

1.2.6Principles of the CRMS of the selsyn type

1.2.7Principles of the CRMS of the capacitance type

1.2.8Principles of the CRMS of other types

1.3Experimental and numerical validation of the CRMS

1.3.1Calibration of the CRMS

1.3.2Validation of static measurement of the CRMS

1.3.3Validation of scram performance test of the CRMS

1.3.4Numerical Validation of the CRMS

1.4Summary to this Chapter

Chapter 2Control rod position measurement by two-electrode capacitance sensor in nuclear heating reactor

2.1Introduction to this Chapter

2.2Theoretical model

2.2.1Sensor structure

2.2.2Electric model

2.3Experiment facility description

2.3.1Measurement circuits

2.3.2Measurement system

2.3.3Experiment and calibration bench

2.4Results and discussion

2.4.1Ungrounded control rod position measurement

2.4.2Grounded control rod position measurement

2.4.3Measurement experiences

2.5Summary to this Chapter

Chapter 3Control rod position measurement with helix-electrode capacitance sensor in nuclear heating reactor

3.1Introduction to this Chapter

3.2Sensor theory

3.2.1Sensor structure

3.2.2Finite element model of the sensor

3.2.3Electric model of the sensor

3.3Experiment for ungrounded/grounded control rod position

3.3.1Capacitance measurement circuit

3.3.2Experimental facility

3.3.3Calibration of the helix-electrode capacitance sensor

3.4Results and discussion

3.4.1Ungrounded control rod position measurement

3.4.2Grounded control rod position measurement

3.5Summary to this Chapter

Chapter 4In-vessel capacitance control rod position measurement sensor in NHR-200 with PEEK material

4.1Introduction to this Chapter

4.2Sensor description

4.2.1In-vessel capacitance sensor

4.2.2Structural parameters

4.2.3Dynamic response of ICRMS with the exciting frequency

4.3Theoretical model

4.3.1Electric theoretical model

4.3.2Capacitance measurement correlation

4.3.3FEM model

4.4Experimental system design of the ICRMS

4.4.1PEEK material properties

4.4.2In-house measuring circuits

4.4.3Rod position calibration test bench

4.5Results and discussion

4.5.1Results analysis

4.5.2Error analysis

4.5.3Further parameters analysis

4.5.4Recommendations

4.6Summary to this Chapter

Chapter 5Static model and characteristics of the capacitance control rod position measurement sensor in NHR-200

5.1Introduction to this Chapter

5.2Static mathematical model

5.2.1Physical description and model assumptions

5.2.2Ungrounded metal medium model

5.2.3Grounded metal medium model

5.2.4Dielectric medium model

5.2.5Eccentricity model

5.3Experimental CCRMS test system

5.3.1Double-helix structure CCRMS

5.3.2Control rod measured rod

5.3.3Grating linear displacement sensor

5.3.4Capacitance measuring instrument and data processing software

5.3.5Commercial 6500B impedance analyzer and in-house capacitance box

5.4Results and discussion

5.4.1Error analysis of the experiment data

5.4.2Experimental study on measurement conditions

5.4.3Experimental study on the sensor end effect

5.4.4Experimental study on the ungrounded metal medium measured rod

5.4.5Experimental study on the grounded metal medium measured rod

5.4.6Experimental study on the dielectric medium measured rod

5.4.7Experimental study on the dielectric medium with eccentricity

5.4.8Eccentricity FEM simulation on the dielectric medium

5.4.9Static measurement experiment of the CCRMS

5.4.10Static characteristics of the CCRMS

5.5Summary to this Chapter

Chapter 6Dynamic model and characteristics of the capacitance control rod position measurement sensor system in NHR-200

6.1Introduction to this Chapter

6.2Dynamic mathematical model of the sensor

6.2.1Sensor dynamic model

6.2.2Time constant

6.2.3Dynamic mathematical model of the step-in/step-out mode

6.3Experimental CCRMS test system

6.3.1Double-helix structure CCRMS

6.3.2Control rod measured rod

6.3.3Grating linear displacement sensor

6.3.4Capacitance measuring instrument

6.3.5Commercial 6500B impedance analyzer and in-house capacitance box

6.4Results and discussion

6.4.1Analysis on the measuring circuits

6.4.2Numerical calculation displacement step determination

6.4.3Velocity dynamic response numerical calculation

6.4.4Scramming dynamic response numerical calculation

6.4.5Scramming time test of the CCRMS

6.4.6Scramming performance measurement test of the CCRMS

6.4.7Dynamic tests of the capacitance measuring instrument

6.5Summary to this Chapter

Chapter 7Future of the capacitance control rod position measurement sensor

7.1Introduction to this Chapter

7.2Emerging areas on the capacitance control rod position measurement sensor

7.2.1Small nuclear power reactors

7.2.2Variable power operating conditions of nuclear power plant

7.2.3Non-contact measurement of the high temperature liquid level

7.3Other issues

7.4Summary to this Chapter

References

Acknowledgments