核儀表系統(tǒng)中間量程通道飽和問題分析

余周峰　吳海龍　楊浩

【摘要】 核儀表系統(tǒng)（RPN）作為核電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要三個(gè)量程的軟件提供一系列的參數(shù)來作為判斷基準(zhǔn)，當(dāng)測(cè)量到的這些參數(shù)超過設(shè)定閾值時(shí)，便會(huì)觸發(fā)停堆或聯(lián)鎖信號(hào)。中間量程在整個(gè)裝料和臨界前的一系列試驗(yàn)過程中，都需要進(jìn)行電流的測(cè)量和監(jiān)測(cè)。通過對(duì)福清核電核儀表系統(tǒng)（RPN）中間量程飽和問題進(jìn)行分析，能夠更好的了解福清核電RPN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和先進(jìn)性，從而達(dá)到對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行保護(hù)和控制的目的。并且從中了解到國(guó)外生產(chǎn)廠家RRCN在設(shè)計(jì)RPN系統(tǒng)軟件時(shí)的一些設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)理念，從而為將來國(guó)產(chǎn)化RPN系統(tǒng)提供一些理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 核儀表系統(tǒng) 中間量程 RPN 飽和

一、前言

核儀表系統(tǒng)（RPN）利用固定布置在反應(yīng)堆壓力容器外的中子探測(cè)器，連續(xù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆功率、軸向功率偏差和功率變化率，并且通過指示器和記錄儀，為操縱員提供在堆芯裝料、停堆、啟堆和功率運(yùn)行期間反應(yīng)堆的狀態(tài)信息。當(dāng)這些參數(shù)的測(cè)量值超過設(shè)定值時(shí)，觸發(fā)停堆或聯(lián)鎖信號(hào)輸出，從而提供反應(yīng)堆保護(hù)和控制功能。因?yàn)镽PN系統(tǒng)具備測(cè)量超過11量級(jí)中子通量的能力：1×10-1n .cm-2. s-1 — 5×1010n .cm-2. s-1，所以為了覆蓋所有的量程，RPN系統(tǒng)使用了三個(gè)獨(dú)立的保護(hù)和監(jiān)測(cè)區(qū)域：源量程，中間量程和功率量程。

二、中間量程通道飽和的對(duì)照

2.1外電廠經(jīng)驗(yàn)反饋

老的百萬機(jī)組電廠，在首次啟動(dòng)后中間量程未達(dá)到飽和，但改為18個(gè)月?lián)Q料后，反應(yīng)堆中子泄露率升高，再次啟堆時(shí)IRC達(dá)到飽和。處理辦法：無

2.2飽和現(xiàn)象分析

RPN中間量程探測(cè)器的測(cè)量范圍大致要求為1E-6%FP～100%FP，而相對(duì)應(yīng)的，中間量程的電流為1E-11A～1E-3A。但是我們?nèi)「Ｇ搴穗?號(hào)機(jī)組在升功率期間功率量程1%～11%之間對(duì)應(yīng)中間量程的電流和功率數(shù)據(jù)繪制電流對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，見圖1。我們由以下圖表中我們可以得出以下結(jié)論：1）中間量程電流隨功率水平升高近似直線上升，線性較好。2）我們對(duì)圖中的線性進(jìn)行外推初步判斷，功率量程在32.68%FP時(shí)，中間量程達(dá)到100%FP，出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。3）證實(shí)飽和現(xiàn)象是真實(shí)存在的。

2.3飽和現(xiàn)象的原因

由于設(shè)計(jì)要求RPN中間量程探測(cè)器的測(cè)量范圍要求為1E-6%FP～100%FP，而實(shí)際情況當(dāng)機(jī)組核功率到達(dá)30%FP時(shí)，中間量程電流值已接近1mA上限值，大概在32.68%FP附近時(shí)中間量程電流趨于飽和，這種現(xiàn)象與設(shè)計(jì)不符。但是RPN中間量程機(jī)柜板卡輸入電流范圍限制為1E-11A～1E-3A，所以從中可以看出到上限1mA之后，無論探測(cè)器能探測(cè)到的電流有多大，其顯示的最大值一直保持不變。

經(jīng)了解，目前國(guó)內(nèi)電廠所有RPN系統(tǒng)中間量程的電流處理板所用的型號(hào)均為ACCG4，另外廠家RRCN目前生產(chǎn)的對(duì)應(yīng)中間量程的電流處理板件有ACCG4和ACCG5，其量程范圍分別為：

ACCG4卡件：1E-11A - 1E-3A

ACCG5卡件：2E-11A - 2E-3A

ACCG5雖然能夠滿足大電流的需求，但是其還未經(jīng)過市場(chǎng)的檢驗(yàn)，穩(wěn)定性較差，并不十分適合應(yīng)用在核電廠重要的保護(hù)系統(tǒng)上。并且，我們可以看出，雖然ACCG5量程上限較大，但是測(cè)量下限為2E-11A，無法滿足設(shè)計(jì)的要求。

2.4潛在問題及應(yīng)對(duì)策略

但是我們可以推測(cè)出，機(jī)組在到達(dá)壽期末時(shí)可能在27.23%FP下才退出飽和狀態(tài)。所以在壽期末機(jī)組下行過程中，中間量程的ATWT保護(hù)功能不能及時(shí)投入。

對(duì)于以上問題的解決辦法主要分析為以下兩點(diǎn)：1）根據(jù)循環(huán)初期和循環(huán)末期100%FP功率下，功率量程功率系數(shù)的變化關(guān)系，反推中間量程功率系數(shù)，并進(jìn)行調(diào)整；2）在中間量程電流開始減小時(shí)，重新標(biāo)定中間量程功率系數(shù)。

三、結(jié)束語

最后我們就可以得出結(jié)論，福清1號(hào)機(jī)組RPN中間量程測(cè)量通道在功率升至33%FP左右會(huì)達(dá)到飽和。飽和的原因初步可以認(rèn)為是中間量程通道板卡電流受到本身采集范圍的限制。同時(shí)通過分析目前的硬件和軟件方面，我們認(rèn)為其可以滿足功率測(cè)量要求。隨著堆芯的燃耗增加和換料方式的改變，在機(jī)組下行的過程中，中間量程的ATWT保護(hù)功很有可能不會(huì)被及時(shí)投入運(yùn)行。解決中間量程飽和的最終手段，我們認(rèn)為只有更換電流采集板卡（更換ACCG4）這一種辦法，重新標(biāo)定中間量程功率系數(shù)成為一種有效可行的辦法。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] C.BARNIER.EQNIPMENT OPERATION AND MAINTENANCE MANUAL[DB]. 2012：14-16.

[2]李高.核儀表系統(tǒng)手冊(cè)功能概述[DB]. 2010：27-31.

[3]蘇林森，楊輝玉，王復(fù)生，等. 900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2009：255-266.