核電站堆外中子噪聲信號異常探析

羅婷 胡建榮 楊泰波 簡捷 馮晉濤

【摘 要】壓水堆核電站堆內(nèi)構(gòu)件振動監(jiān)測系統(tǒng)（Vibration monitoring system， VMS）通過分析堆外中子噪聲信號，實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)構(gòu)件振動情況的監(jiān)測。在對中子噪聲信號進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)中子噪聲信號出現(xiàn)了嚴(yán)重削波和電平異常問題。建議對信號通道進(jìn)行排查檢修，徹底解決中子噪聲信號異常問題，為核電站的安全可靠運(yùn)行提供保障。

【關(guān)鍵詞】中子噪聲信號；信號削波；電平異常；堆外核測系統(tǒng)

中圖分類號： F426.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）01-0141-002

【Abstract】Through the analysis of ex-core neutron noise signal by Vibration monitoring system， the monitoring of vibration condition of the reactor internals was realized. The serious signal clipping and abnormal level problems was found in the analysis of neutron noise signal. To completely solve the problems of neutron noise signal and provide guarantee for safe and reliable operation of nuclear power plant， the signal channel is recommended for troubleshooting and maintenance.

【Key words】Neutron noise signal；Signal clipping；Abnormal level；Ex-core nuclear test system

0 前言

壓水堆核電站均配備有堆內(nèi)構(gòu)件振動監(jiān)測系統(tǒng)（Vibration Monitoring System， VMS），該系統(tǒng)對堆外中子噪聲信號進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)構(gòu)件振動情況的監(jiān)測。堆內(nèi)構(gòu)件振動監(jiān)測系統(tǒng)采集的中子噪聲信號是來源于堆外核測系統(tǒng)8個(gè)中子探測器的信號。本文在對中子噪聲信號進(jìn)行分析來了解堆內(nèi)構(gòu)件振動情況的過程中，發(fā)現(xiàn)了堆外中子噪聲信號出現(xiàn)了嚴(yán)重削波和電平異常的問題。

中子噪聲信號削波和電平異常問題直接影響了堆內(nèi)構(gòu)件振動監(jiān)測與分析，影響堆內(nèi)構(gòu)件振動情況的準(zhǔn)確性判斷，對核反應(yīng)堆的安全運(yùn)行不能提供可靠的保障。

本文發(fā)現(xiàn)堆外中子噪聲信號的幾點(diǎn)問題，建議對信號通道進(jìn)行排查檢修，解決中子噪聲信號異常問題，為核電站的安全可靠運(yùn)行提供保障。

1 核電站堆內(nèi)構(gòu)件振動監(jiān)測系統(tǒng)中子噪聲信號

VMS系統(tǒng)采集的中子噪聲信號來源于堆外核測系統(tǒng)的8個(gè)中子探測器，其安裝布置如圖1所示。NB1、NB3、NB2、NB4通道信號為探測器第2段的中子噪聲信號，徑向間隔90o；NH1、NH3、NH2、NH4通道信號為堆外中子探測器第5段的中子噪聲信號，徑向間隔90o。VMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)格書中規(guī)定了監(jiān)測信號的動態(tài)范圍為-5V～5V。

2 中子噪聲信號削波問題

對國內(nèi)多個(gè)M310核電機(jī)組堆外中子噪聲信號分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)十個(gè)核電機(jī)組VMS系統(tǒng)采集的中子噪聲信號均出現(xiàn)了嚴(yán)重的削波現(xiàn)象。圖2～圖4為某核電機(jī)組中子噪聲信號波形圖，其中圖2為燃料循環(huán)初期中子噪聲信號波形圖，圖3為燃料循環(huán)末期中子噪聲信號波形圖，圖4為該機(jī)組反應(yīng)堆大修后中子噪聲信號波形圖。

從圖2可知，反應(yīng)堆運(yùn)行初期中子噪聲信號在VMS系統(tǒng)監(jiān)測動態(tài)范圍內(nèi)呈現(xiàn)連續(xù)平滑的曲線，認(rèn)為中子噪聲信號是有效的。隨著反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)間的增加，信號出現(xiàn)削波現(xiàn)象，到反應(yīng)堆運(yùn)行末期，削波越來越明顯，從圖3可以看出，信號在2V左右出現(xiàn)了嚴(yán)重的削波現(xiàn)象。在VMS系統(tǒng)監(jiān)測動態(tài)范圍內(nèi)出現(xiàn)了削波，說明來自堆外核測系統(tǒng)的中子噪聲信號已經(jīng)失真，排除了VMS系統(tǒng)故障造成的信號削波。但從圖4中可以看出，反應(yīng)堆大修后，VMS采集的中子噪聲信號削波現(xiàn)象消失。

圖5為其他核電機(jī)組反應(yīng)堆燃料循環(huán)末期中子噪聲信號波形圖，從圖中可以看出，該機(jī)組中子噪聲信號未出現(xiàn)明顯削波現(xiàn)象，信號幅度在動態(tài)監(jiān)測范圍內(nèi)較圖3大的多。圖3中子噪聲信號失真嚴(yán)重，完全影響了堆內(nèi)構(gòu)件振動分析的準(zhǔn)確度。

中子噪聲信號削波可能是由于堆外核測系統(tǒng)信號放大倍數(shù)設(shè)置的過高或其它原因造成的。建議對堆外核測系統(tǒng)信號通道進(jìn)行排查檢修，調(diào)整系統(tǒng)信號放大倍數(shù)，解決信號削波問題。

3 中子噪聲信號通道電平異常

對某核電機(jī)組中子噪聲信號進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)NB3通道中子噪聲信號動態(tài)范圍約為-50V～50V，幅度較其他通道大10倍左右。NB3通道中子噪聲信號波形如圖6所示。

將VMS系統(tǒng)NB3通道與NB4通道信號電纜進(jìn)行對調(diào)，其它設(shè)置不變，發(fā)現(xiàn)NB3通道信號恢復(fù)正常，NB4通道信號振幅變大。由此可排除VMS系統(tǒng)本身故障造成NB3信號幅度異常。

從VMS系統(tǒng)軟件主界面上觀察到NB3通道信號電平值為0.113V，其他通道信號電平值為2V左右。由此可判斷來自堆外核測系統(tǒng)NB3通道的中子噪聲信號電平發(fā)生了異常，造成該通道信號幅度變大。圖7為VMS系統(tǒng)主界面，從圖中可以看出NB3通道信號電平值較小。

中子噪聲信號電平異常問題已在3個(gè)核電機(jī)組中出現(xiàn)，建議對堆外核測系統(tǒng)信號通道進(jìn)行檢修，解決電平異常問題。

4 結(jié)論

（1）在對中子噪聲信號進(jìn)行分析來了解堆內(nèi)構(gòu)件振動情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)十個(gè)核電機(jī)組堆外中子噪聲信號出現(xiàn)了嚴(yán)重的削波現(xiàn)象，建議對信號通道進(jìn)行排查檢修，并調(diào)整系統(tǒng)信號放大倍數(shù)，徹底解決信號削波問題；

（2）對中子噪聲信號分析中，發(fā)現(xiàn)堆外核測系統(tǒng)中子噪聲信號電平異常，建議對異常通道進(jìn)行檢修，解決電平異常問題；

（3）VMS系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)堆外中子噪聲信號異常的問題，為堆外核測系統(tǒng)檢修方向提供了可靠有效依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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