某型“三代”核電機組與M310機組堆芯測量系統(tǒng)

肖博+黃顯煊+雷龍

摘 要 文章從總體上介紹了“二代+”商用核電站M310機組及某型“三代”核電機組堆芯測量系統(tǒng)。描述了堆芯測量系統(tǒng)的中子通量測量、溫度測量、水位測量三大主要功能，介紹了系統(tǒng)內(nèi)主設(shè)備的原理及性能參數(shù)。從堆型特點、系統(tǒng)布置、功能、主設(shè)備等方面對兩種堆型進行了對比。簡單介紹了裂變室中子探測器和自給能中子探測器的原理。

關(guān)鍵詞 堆芯測量 “三代”核電機組 SPND探測器 中子通量

中圖分類號：TN623.91 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.05.018

Analysis of In-core Neutron-temperature Measurement System

between M310 and One Advanced NPP

XIAO Bo，HUANG Xianxuan， LEI Long

（Fujian Fuqing Nuclear Power Company， Fuqing， Fujian 350318）

Abstract Describe the function and equipments of the In-core neutron-temperature measurement system used in different reactor type such as M310 and one advanced NPP. Tell the main functions of RII （RIC） system ， neutron flux measure， coolant temperature measure， coolant level of primary loop measure and analyze the main equipment which is used for in-core neutron flux measurement in NPP， like U-fission chamber and self-powered neutron detector.

Key words In-core neutron-temperature measurement system; advanced NPP ; SPND detector; Neutron flux

1 堆芯測量系統(tǒng)的功能及組成

堆芯測量系統(tǒng)是反應(yīng)堆重要核測系統(tǒng)之一，擔負著反應(yīng)堆在啟堆至計劃停堆整個換料周期內(nèi)的堆芯中子注量率、堆芯溫度及反應(yīng)堆水位的監(jiān)測，通過監(jiān)測以達到：驗證堆芯裝料的正確性、繪制堆芯中子注量圖、燃耗的驗證、監(jiān)視堆芯溫度、計算堆芯過冷裕度等作用。

M310堆型的堆芯測量系統(tǒng)從軟硬件及功能上可以分為兩部分，其一為中子通量及水位測量部分，另一個為堆芯溫度測量部分。

中子通量測量通路由驅(qū)動機構(gòu)、組選擇器、路選擇器、電動閥、球閥、密封組件、手動隔離閥、導(dǎo)向管、指套管和相應(yīng)的電纜、處理機柜組成。通過選擇器的切換，可形成50個測量通路。導(dǎo)向管焊接在壓力容器底部，為指套管進入堆芯提供導(dǎo)向和支撐。指套管由密封組件處伸入堆芯，貫穿整個燃料組件活性區(qū)，為中子注量率探測器提供導(dǎo)向和支撐。水位測量部分，僅為測量變送器預(yù)留引壓口，位置如圖1所示。

溫度測量部分由40個熱電偶及相應(yīng)的延長線、監(jiān)測處理機柜構(gòu)成。38個熱電偶位于堆芯上柵格板，2個位于上封頭，設(shè)備分為A、B兩列，相互隔離。

某型“三代”核電機組（以下簡稱“三代”）堆芯測量系統(tǒng)的功能與前者基本相同，除中子通量及溫度測量外，還承擔水位監(jiān)測功能。

從結(jié)構(gòu)組成及布置上講，“三代”核電機組堆芯測量系統(tǒng)與前者差距較大，集成度更高。功能的實現(xiàn)依靠兩列共48根探測器組件及相應(yīng)的電纜、處理機柜來實現(xiàn)。在探測器組件中，有44根僅集成了熱點偶和中子探測器，另外4集成了水位探測器。在反應(yīng)堆運行期間，在線對上述三種參數(shù)進行監(jiān)測。

2 結(jié)構(gòu)布置及功能實現(xiàn)

2.1 M310機組堆芯中子通量及溫度測量

M310機組采用移動式通量測量結(jié)構(gòu)，壓力容器底部開口，探測器從堆底進入堆芯進行測量。即在需要測量時，通過機械結(jié)構(gòu)將探測器從堆底經(jīng)過機械密封結(jié)構(gòu)推入堆芯，完成測量后將探測器抽出，送入保存通道。

在繪制中子注量率圖時，通過控制柜RIC001AR的指令，驅(qū)動電機驅(qū)動探測器（涂鈾微裂變電離室）從存儲通道抽出至組選擇器入口，再通過組選擇器、路選擇器、電動閥、球閥、進入指定測量通道（50個通道中的一個）的指套管，在指套管的導(dǎo)向下進入堆芯對應(yīng)區(qū)域的設(shè)定點B ，然后反向抽出，再抽出的過程中探測器工作，通過驅(qū)動電纜將所測中子通量信號送出。如圖1所示。

圖1 中子通量測量示意圖

水位測量的主體不在RIC系統(tǒng)，僅由RIC系統(tǒng)向水位測量壓力變送器提供引壓接口。位置如圖1所示。

測量通路的確定通過組選擇器和路選擇器的組合來實現(xiàn)。組選擇器除3#、4#外均為1進4出，即一個入口，連接驅(qū)動機構(gòu)出口，四個出口，分別連接正常測量通路、校準通路、救援通路及存儲通路所在的路選擇器。3#組選擇器校準通道和救援通道重合、4#組選擇器校準通路與其正常測量通路重合，僅有3個出口。路選擇器除4#外，均為2進10出，即兩個入口，分別連接正常測量通路的組選擇器出口和救援通路的組選擇器出口。4#為5進10出，即五個入口分別與1#、2#、5#的校準通路相連，與3#組選器的救援通路相連（救援和校準通路相同），與4#組選擇器的正常測量通路相連。每個路選擇器的10個出口均與10個測量通路對應(yīng)，形成50個測量通路。連接關(guān)系見圖2。