海南核電堆芯測(cè)量系統(tǒng)調(diào)試

李 斌 唐松明

（海南核電有限公司 海口）

概述

堆芯測(cè)量系統(tǒng)（RIC），用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)核電廠反應(yīng)堆的溫度和壓力容器水位，同時(shí)周期性測(cè)量堆芯中子通量水平。海南昌江核電廠參考電站秦山二期擴(kuò)建機(jī)組設(shè)計(jì)，屬于CNP650技術(shù)，國(guó)產(chǎn)化程度更高。RIC系統(tǒng)采用法國(guó)Areva公司的成熟技術(shù)。

一、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和功能

RIC系統(tǒng)包括堆芯冷卻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ICCMS）和堆芯中子通量測(cè)量系統(tǒng)（FLUX）兩部分，3大功能是提供反應(yīng)堆堆芯中子注量率分布；燃料組件出口及反應(yīng)堆壓力容器上封頭腔室內(nèi)反應(yīng)堆冷卻劑溫度；反應(yīng)堆壓力容器水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。

1.ICCMS系統(tǒng)的組成和功能

堆芯冷卻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ICCMS）包括堆芯溫度測(cè)量和反應(yīng)堆壓力容器水位測(cè)量。此系統(tǒng)分A/B兩列，相互獨(dú)立運(yùn)行，連續(xù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆溫度與水位趨勢(shì)。堆芯溫度測(cè)量系統(tǒng)為三里島事故后增加設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)在事故工況下將進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，以便在事故期間和事故后，讓運(yùn)行人員了解堆芯溫度和水位等變化趨勢(shì)，因此設(shè)計(jì)等級(jí)為1E級(jí)，但該系統(tǒng)不直接承擔(dān)安全功能。

溫度測(cè)量系統(tǒng)由30支布置在燃料組件出口處，2支布置在反應(yīng)堆壓力容器上封頭腔室內(nèi)的熱電偶（MT）組成。所有熱電偶通過(guò)反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上的四個(gè)貫穿管座引出。堆芯水位監(jiān)測(cè)部分由RCP的3個(gè)差壓膜盒變送器（MN）傳輸過(guò)來(lái)的4～20 mA信號(hào)作為初始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)機(jī)柜數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)化為壓力容器水位信號(hào)送至主控室顯示，見(jiàn)圖1。

2.FLUX系統(tǒng)的組成和功能

堆芯中子通量測(cè)量系統(tǒng)（FLUX）是一套用于測(cè)量中子通量率的機(jī)電裝置，主要組成包括：一個(gè)讀出控制柜和分配柜，4套機(jī)電控制設(shè)備（驅(qū)動(dòng)單元、組選擇器、路選擇器、探測(cè)器），38路測(cè)量通道（電動(dòng)閥、密封組件、手動(dòng)閥、指套管、導(dǎo)向管）及儲(chǔ)存鉛室。系統(tǒng)根據(jù)核電廠運(yùn)行的需要，周期性測(cè)量堆芯中子通量水平。該裝置定期將移動(dòng)式中子探測(cè)器從反應(yīng)堆壓力容器底部插入堆芯進(jìn)行中子注量率測(cè)量，進(jìn)而確定堆芯三維功率分布。中子注量率數(shù)據(jù)與從DCS接收到的其他電站數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件確定測(cè)得的三維功率分布。但由于該系統(tǒng)是間斷運(yùn)行，并且實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)需要經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的后續(xù)處理才能得到堆芯三維功率分布，因此無(wú)法承擔(dān)安全功能。

圖1 ICCMS組成框圖

FLUX系統(tǒng)主要功能是反應(yīng)堆啟動(dòng)時(shí)用于：①檢查堆壽命初期功率分布與設(shè)計(jì)的一致性；②檢查用于事故分析的熱點(diǎn)因子是否在保守值；③校核堆外核儀表系統(tǒng)RPN的電離室；④監(jiān)測(cè)在堆芯裝料時(shí)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)用于：①檢查燃耗對(duì)應(yīng)的堆芯功率分布是否與設(shè)計(jì)所期望的功率分布相符；②監(jiān)測(cè)各個(gè)燃料組件的燃耗；③校驗(yàn)堆外核儀表系統(tǒng)；④探測(cè)堆芯有否偏離正常運(yùn)行。

二、系統(tǒng)安裝與調(diào)試過(guò)程

1.設(shè)備安裝與單體調(diào)試

（1）ICCMS安裝流程。32根熱電偶的安裝→控制機(jī)柜安裝→SU和QDS設(shè)備的安裝→電纜與光纖連接→通道測(cè)試。

（2）FLUX安裝流程。R140房間導(dǎo)向管安裝→貫穿件和支架安裝→密封組件的安裝→機(jī)柜安裝→R141房間機(jī)電設(shè)備安裝→電纜連接→通道測(cè)試。

2.設(shè)備安裝要點(diǎn)

（1）熱電偶安裝。在壓力容器頂部的32根熱電偶的安裝具有嚴(yán)格技術(shù)要求和難道，且屬于一回路壓力邊界，必須做好密封。在安裝過(guò)程中有不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，必須請(qǐng)技術(shù)人員全程跟蹤指導(dǎo)。安裝步驟如下：開(kāi)箱并單體測(cè)試→儀表安裝前檢查→手工插入階段-使用插入工具階段→安裝完成后的測(cè)試。重點(diǎn)注意安裝前后的絕緣檢查。

（2）R141房間設(shè)備安裝。此房間為核島堆芯儀表間，F(xiàn)LUX部分的機(jī)電設(shè)備基本都安裝在該房間內(nèi)，具有設(shè)備量大、施工時(shí)間長(zhǎng)、安裝精度要求高等特點(diǎn)，需要長(zhǎng)期跟蹤安裝進(jìn)展。主要安裝步驟如下：保存通道安裝→支架和移動(dòng)小車(chē)安裝→電動(dòng)閥安裝→組路選安裝→驅(qū)動(dòng)單元安裝→單體測(cè)試。

（3）電纜及光纖的連接。就地設(shè)備與機(jī)柜以及機(jī)柜間的連接都是通過(guò)信號(hào)電纜實(shí)現(xiàn)的，由于數(shù)量較多，并且有嚴(yán)格的屏蔽、焊接要求，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)接錯(cuò)和虛焊的可能，因此在調(diào)試上電前，調(diào)試人員一定要重新進(jìn)行通道測(cè)試，確保接線(xiàn)無(wú)誤后開(kāi)始調(diào)試。

（4）設(shè)計(jì)改進(jìn)問(wèn)題的實(shí)施。參考電廠在運(yùn)行期間的改進(jìn)和其他項(xiàng)目在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，必須在設(shè)備安裝期間確定具體實(shí)施方案和時(shí)間，如讀出控制柜與KIC的通信問(wèn)題和堆芯水位測(cè)量參考量程儀表氮?dú)夤逇庠垂艿栏倪M(jìn)以及R141房間吊車(chē)技改實(shí)施等問(wèn)題。

3.安裝期間注意事項(xiàng)

（1）安全殼打壓試驗(yàn)時(shí)需要對(duì)R141房間儀表設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；

（2）RIC導(dǎo)向管在一回路水壓試驗(yàn)和熱試期間都需要安裝差壓表；

（3）壓力容器內(nèi)部施工完畢后為清洗導(dǎo)向管殘留物，需對(duì)其進(jìn)行氣洗；

（4）水壓試驗(yàn)開(kāi)始前必須檢查壓力容器頂部熱電偶堵頭和底部密封組件的密封情況；

（5）堆芯水位變送器的安裝問(wèn)題，必須保持水平安裝，膜盒高、低壓測(cè)安裝正確。

3.系統(tǒng)調(diào)試

（1）溫度測(cè)量系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試步驟。機(jī)柜上電→測(cè)試平臺(tái)調(diào)試→TXS系統(tǒng)調(diào)試→溫度通道檢查→規(guī)程試驗(yàn)。重點(diǎn)完成1RIC 24《堆芯冷卻監(jiān)測(cè)機(jī)柜試驗(yàn)》和1RIC 25《溫度測(cè)量通道檢查》兩本規(guī)程，這是熱試試驗(yàn)啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的基本保障。

（2）堆芯水位監(jiān)測(cè)調(diào)試步驟。檢查變送器取壓管路的密封→變送器校驗(yàn)→數(shù)據(jù)通道檢查。由于其數(shù)據(jù)處理在堆芯溫度測(cè)量機(jī)柜中完成，只有通過(guò)熱試期間規(guī)程試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證儀表的準(zhǔn)確性。重點(diǎn)關(guān)注差壓變送器的安裝技術(shù)要求和儀表的校驗(yàn)。

（3）中子通量設(shè)備調(diào)試。此部分的設(shè)備主要集中在核島R141房間，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求高，必須保證設(shè)備在高溫高輻射的情況下能正常穩(wěn)定運(yùn)行。因此系統(tǒng)的調(diào)試重點(diǎn)為R141房間設(shè)備的調(diào)試。包括驅(qū)動(dòng)單元、組選、路選設(shè)備的測(cè)試，探測(cè)器的安裝和運(yùn)行路徑調(diào)試。

三、安裝調(diào)試中的重點(diǎn)問(wèn)題

1.QDS 設(shè)備與主控盤(pán)臺(tái)不匹配

（1）問(wèn)題描述。RIC系統(tǒng)QDS設(shè)備CR箱無(wú)法安裝在BUP盤(pán)臺(tái)下方，此問(wèn)題屬于設(shè)計(jì)方接口問(wèn)題導(dǎo)致的缺陷，由于海南的小機(jī)組設(shè)計(jì)，主控盤(pán)臺(tái)尺寸相對(duì)較小，而安裝在盤(pán)臺(tái)內(nèi)部的QDS控制箱屬于動(dòng)力院供貨，設(shè)計(jì)院之間沒(méi)有相互溝通，尺寸沒(méi)有相應(yīng)改小，導(dǎo)致無(wú)法正常安裝。同時(shí)主控盤(pán)臺(tái)面板上缺少Q(mào)DS鍵盤(pán)的安裝位置。

（2）解決方案。此問(wèn)題屬于設(shè)計(jì)缺陷，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，立即與設(shè)計(jì)院溝通交流，并多次向動(dòng)力院發(fā)備忘錄督促其進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。多次要求動(dòng)力院的人來(lái)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)技改方案。通過(guò)各方面溝通交流，最終提出三種技改方案。

方案1：將CR箱的安裝位置改到樓下609房間，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)線(xiàn)，并立即重新采購(gòu)。

方案2：廠家提供相對(duì)較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)線(xiàn)，將CR箱移位至中控室安裝，保證數(shù)據(jù)線(xiàn)的傳輸效率。

方案3：最大限度的改小CR箱尺寸，以使其能安裝在主控盤(pán)臺(tái)下方。

（3）解決過(guò)程。對(duì)比以上方案，分析方案的可行性和實(shí)現(xiàn)難度，考慮到數(shù)據(jù)線(xiàn)的核級(jí)要求，很難買(mǎi)到滿(mǎn)足要求的數(shù)據(jù)線(xiàn)，而國(guó)外廠家不愿意無(wú)償提供，動(dòng)力院也無(wú)法對(duì)市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行核級(jí)評(píng)估，因此方案1、2都無(wú)法實(shí)現(xiàn)，最終通過(guò)多方努力，決定由供貨廠家將CR箱進(jìn)行最大限度的改小。這無(wú)疑是重新設(shè)計(jì)CR箱，為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸，必須將箱子內(nèi)部設(shè)備位置重新布置，并要求設(shè)計(jì)和調(diào)試人員對(duì)主控盤(pán)臺(tái)空間尺寸以及現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)情況全面把握，保證安裝的同時(shí)方便維護(hù)。

（4）完成情況。將廠家重新設(shè)計(jì)加工的機(jī)柜安裝到位，但由于盤(pán)臺(tái)已經(jīng)全部布線(xiàn)，無(wú)法挪動(dòng)，只有在熱試結(jié)束后重新拆線(xiàn)后再固定CR箱子，問(wèn)題得到妥善解決。

2.安裝問(wèn)題

（1）問(wèn)題描述。32根堆芯熱電偶安裝。12月初熱電偶才到貨開(kāi)箱，節(jié)點(diǎn)要求在熱試前扣大蓋（12月16）安裝完成，由于安裝條件要求嚴(yán)格，需要在五天的時(shí)間內(nèi)要完成32根熱電偶的檢測(cè)、安裝、再檢測(cè)工作。

（2）突發(fā)問(wèn)題。①019MT絕緣檢查不合格，且無(wú)備件可以更換，考慮到國(guó)外廠家供貨的周期，為保證熱試節(jié)點(diǎn)不受影響，最后決定在不影響溫度測(cè)量的前提下先安裝，等熱試結(jié)束后再重新更換。②安裝過(guò)程中超過(guò)一半以上的熱電偶無(wú)法插到位。在上部堆內(nèi)構(gòu)件導(dǎo)管末端塞處（20 mm）出現(xiàn)卡塞現(xiàn)場(chǎng)，插拔工具往下壓入后熱電偶有反彈現(xiàn)象，明顯熱電偶已被卡死，工作無(wú)法繼續(xù)開(kāi)展。問(wèn)題反饋后，立即通過(guò)協(xié)調(diào)，聯(lián)系上汽廠家馬上加工并連夜攜帶引導(dǎo)工具趕到現(xiàn)場(chǎng)，才使問(wèn)題最終解決。③安裝期間插拔工具多次損壞造成兩臺(tái)插拔工具都無(wú)法使用問(wèn)題，在通過(guò)一番維修之后還是不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)安裝要求，只能從同類(lèi)電廠方家山緊急借用。

（3）完成情況。雖然在各方面的不懈努力下問(wèn)題很快得到了解決，但以上突發(fā)情況耽誤了工期，后期的安裝調(diào)試受到一定的影響，因此在調(diào)試計(jì)劃安排中必須考慮這些突發(fā)情況，做好充足的前期準(zhǔn)備工作，保證有充足的時(shí)間解決問(wèn)題。

3.調(diào)試問(wèn)題

（1）通信問(wèn)題。包括光纖通信，網(wǎng)關(guān)通信，R485通信，F(xiàn)ULX機(jī)柜與DCS通信之間的接口問(wèn)題。

（2）程序設(shè)置問(wèn)題。ICCMS中水位測(cè)量信號(hào)采集量程與儀表設(shè)置不一致，F(xiàn)LUX設(shè)備的位置參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，全通量圖繪制過(guò)程部分通道不能正常切換。

（3）設(shè)備安裝問(wèn)題。保存通道限位開(kāi)關(guān)和管道接反，水位差壓變送器膜盒裝反。

（4）設(shè)備故障。導(dǎo)向管沖水導(dǎo)致泄露探頭頻發(fā)泄露報(bào)警，補(bǔ)償電阻接觸不良引起的個(gè)別通道測(cè)量溫度偏高，探測(cè)器卡塞問(wèn)題。

（5）接線(xiàn)問(wèn)題。電纜頭虛焊或焊錯(cuò)，同軸電纜的焊接，限位開(kāi)關(guān)接線(xiàn)錯(cuò)誤，主泵運(yùn)行反饋信號(hào)接反等，BUP的相關(guān)報(bào)警無(wú)法點(diǎn)亮。

四、總結(jié)

調(diào)試人員應(yīng)該重視前期準(zhǔn)備工作，必須從系統(tǒng)設(shè)備的開(kāi)箱、檢測(cè)就開(kāi)始跟蹤，一直到設(shè)備安裝、調(diào)試完成，全程參與并嚴(yán)格把關(guān)已確保項(xiàng)目質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員不能脫離現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)該根據(jù)其他參考電廠應(yīng)用情況和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)缺陷，重視并解決各個(gè)設(shè)計(jì)院的接口問(wèn)題，確保其適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。安裝調(diào)試人員的經(jīng)驗(yàn)非常重要，在整個(gè)安裝過(guò)程中發(fā)生很多由于經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的突發(fā)情況，給后來(lái)的調(diào)試工作埋下隱患。

通過(guò)熱試期間調(diào)試規(guī)程對(duì)系統(tǒng)功能的檢查，可以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和電站的運(yùn)行要求，以確保機(jī)組在全壽期的安全穩(wěn)定運(yùn)行。