陽江核電站RPN系統(tǒng)專用測試設(shè)備設(shè)計研發(fā)

石夢飛，楊曉奇，周 亮

（1.陽江核電有限公司，廣東 陽江 529941；2.中廣核研究院 北京分院，北京 100086）

核電站堆外核功率測量系統(tǒng)（RPN）是保證反應(yīng)堆安全必不可少的重要系統(tǒng)之一。它是由安裝在堆芯周圍的探測器、控制柜、儀表柜、可視化參數(shù)修改終端（VDU）、自動測試器（TESTER）以及外圍設(shè)備組成，如圖1所示。

RPN系統(tǒng)使用堆外探測器對反應(yīng)堆的核功率進行測量和監(jiān)視，但是10個數(shù)量級以上的動態(tài)變化范圍使得對核功率進行監(jiān)測非常困難。因此，RPN系統(tǒng)配備了性能各異且測量范圍不同的探測器，形成了3種不同量程的測量通道，即源量程通道、中間量程通道以及功率量程通道。

探測器對平均中子通量的密度和分布進行快速和連續(xù)監(jiān)測，一方面可以實現(xiàn)對反應(yīng)堆核功率及其分布情況的實時監(jiān)測，另一方面還可將探測器輸出的脈沖或電流信號（代表中子通量水平）經(jīng)相應(yīng)的量程通道（由探測器、調(diào)理單元和處理單元構(gòu)成）轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號，再對該數(shù)字量信號進行軟件處理（計算、比較等），最后將處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為所需的輸出信號，完成控制、報警以及保護等功能。

圖1 RPN系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig.1 RPN System composition

1 測試對象

1.1 系統(tǒng)功能介紹

RPN系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在安全和運行兩方面：

1）安全功能

是指當RPN系統(tǒng)的兩個指標：中子注量率和中子注量率變化率出現(xiàn)異常時向反應(yīng)堆保護系統(tǒng)（RPR）提供多個緊急停堆信號和允許信號。

① 當RPN系統(tǒng)的兩個指標都高時，向RPR系統(tǒng)發(fā)出停堆信號。

② 當只有一個指標高時（即中子注量率），向反應(yīng)堆保護系統(tǒng)（RPR）發(fā)出控制棒閉鎖以及允許信號。

2）運行功能

是指主控室以信號的方式向下級單元傳送信息：

① 將代表反應(yīng)堆當前狀態(tài)（裝料、啟動、功率提升和停堆等）的信號傳輸給操作員，以便操作員隨時掌握反應(yīng)堆的實時狀態(tài)。

② 將代表中子計數(shù)率的音響信號傳送到反應(yīng)堆廠房、主控室和就地機柜處，提醒相關(guān)工作人員注意堆芯中子注量率的變化情況。

RPN系統(tǒng)在反應(yīng)堆連續(xù)啟動運行或功率提升過程中設(shè)置了一系列的停堆、允許、閉鎖信號，如表1所示。

1.2 RPN系統(tǒng)機柜介紹

本專用測試設(shè)備主要在核電站大修期間應(yīng)用于RPN系統(tǒng)中RPN機柜和MTE機柜的測試。

RPN機柜包含5個機柜，其中RPN 001 AR～RPN 004 AR 4個機柜為保護柜，完成RPN系統(tǒng)的保護功能。

4個機柜總共占用了8個保護通道，其中RPN 001 AR和RPN 002 AR使用的通道相同，1個源量程通道，1個中間量程通道以及1個功率量程通道；RPN 003 AR和 RPN 004 AR只使用了1個功率量程通道。

表1 信號表Table 1 Signal table

RPN 005 AR機柜為控制柜，主要功能為音頻監(jiān)聽和控制信號處理，完成RPN系統(tǒng)的運行功能。

MTE機柜是一個試驗平臺，在其上面可以進行多種相關(guān)試驗。可以對板卡內(nèi)部參數(shù)（靈敏度值（discri）、正高壓（+HV）、負高壓（-HV））進行設(shè)定、讀取及調(diào)整等。

2 總體設(shè)計

2.1 設(shè)計要求

RPN機柜和MTE機柜的測試是RPN系統(tǒng)大修期間必須進行的工作。RPN機柜和MTE機柜的測試結(jié)果是反映其性能狀態(tài)的重要數(shù)據(jù)。只有掌握了RPN系統(tǒng)的性能狀態(tài)，才能對反應(yīng)堆的安全穩(wěn)定運行提供保障。所以該專用測試設(shè)備必須滿足以下設(shè)計要求：

1）選用與核電站RPN系統(tǒng)中RPN機柜和MTE機柜相匹配的接口，并在接口附近加有標識，避免連接錯誤。

2）電纜、測試端子、同軸端子等性能均滿足測試相關(guān)試驗等級要求，適應(yīng)核電廠應(yīng)用環(huán)境。

3）為針對RPN機柜和MTE機柜多接口，多測點的測試，專用測試設(shè)備必須輕便，便于多次移動；電纜長度不少于2m，便于與機柜接頭連接。

2.2 主體設(shè)計

1）根據(jù)RPN機柜和MTE機柜上的接口連接器是否相同，將該專用測試設(shè)備分為3類：

① RPN機柜和MTE機柜上的接口連接器相同，設(shè)計測試設(shè)備為輸出一條電纜；測試端子只有一組，如圖2所示。

圖2 增加的BNC連接器Fig.2 Added BNC connector

② RPN機柜和MTE機柜上的接口連接器不相同，設(shè)計測試設(shè)備為輸出兩條電纜；測試端子同樣分為兩組，如圖3所示。

③ 不與RPN機柜和MTE機柜上的接口相連，用于測試其機柜內(nèi)同軸電纜，無電纜線輸出。

2）根據(jù)測試信號中是否含有射頻信號，在面板上增加BNC連接器，專門用來讀取和輸送射頻信號，避免產(chǎn)生信號干擾，如圖2所示。

3）根據(jù)絕緣性能的要求來選擇不同材質(zhì)的結(jié)構(gòu)框架。

3 結(jié)束語

在陽江核電站大修期間使用本專用測試設(shè)備對堆外核功率測量系統(tǒng)（RPN）進行功能、性能的全面測試，可以大大簡化測試過程，縮短測試時間，提高維護和檢修的效率，確保檢修后的RPN系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定運行。

圖3 RPN機柜和MTE機柜上的接口連接器Fig.3 Interface connectors on RPN cabinets and MTE cabinets