核儀表系統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（RPN）作為核電站的實時監測系統，需要三個量程的軟件提供一系列的參數來作為判斷基準，當測量到的這些參數超過設定閾值時，便會觸發停堆或聯鎖信號。中間量程在整個裝料和臨界前的一系列試驗過程中，都需要進行電流的測量和監測。通過對福清核電核儀表系統（RPN）中間量程飽和問題進行分析，能夠更好的了解福清核電RPN系統的設計特點和先進性，從而達到對反應堆進行保護和控制的目的。并且從中了解到國外生產廠家RRCN在設計RPN系統軟件時的一些設計思路和設計理念，從而為將來國產化RPN系統提供一些理論依據。

【關鍵詞】 核儀表系統 中間量程 RPN 飽和

一、前言

核儀表系統（RPN）利用固定布置在反應堆壓力容器外的中子探測器，連續監測反應堆功率、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、啟堆和功率運行期間反應堆的狀態信息。當這些參數的測量值超過設定值時，觸發停堆或聯鎖信號輸出，從而提供反應堆保護和控制功能。因為RPN系統具備測量超過11量級中子通量的能力：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系統使用了三個獨立的保護和監測區域：源量程，中間量程和功率量程。

二、中間量程通道飽和的對照

2.1外電廠經驗反饋

老的百萬機組電廠，在首次啟動后中間量程未達到飽和，但改為18個月換料后，反應堆中子泄露率升高，再次啟堆時IRC達到飽和。處理辦法：無

2.2飽和現象分析

RPN中間量程探測器的測量范圍大致要求為1E-6%FP～100%FP，而相對應的，中間量程的電流為1E-11A～1E-3A。但是我們取福清核電1號機組在升功率期間功率量程1%～11%之間對應中間量程的電流和功率數據繪制電流對應關系圖，見圖1。我們由以下圖表中我們可以得出以下結論：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）我們對圖中的線性進行外推初步判斷，功率量程在32.68%FP時，中間量程達到100%FP，出現飽和現象。3）證實飽和現象是真實存在的。

2.3飽和現象的原因

由于設計要求RPN中間量程探測器的測量范圍要求為1E-6%FP～100%FP，而實際情況當機組核功率到達30%FP時，中間量程電流值已接近1mA上限值，大概在32.68%FP附近時中間量程電流趨于飽和，這種現象與設計不符。但是RPN中間量程機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，無論探測器能探測到的電流有多大，其顯示的最大值一直保持不變。

經了解，目前國內電廠所有RPN系統中間量程的電流處理板所用的型號均為ACCG4，另外廠家RRCN目前生產的對應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，但是其還未經過市場的檢驗，穩定性較差，并不十分適合應用在核電廠重要的保護系統上。并且，我們可以看出，雖然ACCG5量程上限較大，但是測量下限為2E-11A，無法滿足設計的要求。

2.4潛在問題及應對策略

但是我們可以推測出，機組在到達壽期末時可能在27.23%FP下才退出飽和狀態。所以在壽期末機組下行過程中，中間量程的ATWT保護功能不能及時投入。

對于以上問題的解決辦法主要分析為以下兩點：1）根據循環初期和循環末期100%FP功率下，功率量程功率系數的變化關系，反推中間量程功率系數，并進行調整；2）在中間量程電流開始減小時，重新標定中間量程功率系數。

三、結束語

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

參 考 文 獻

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[3]蘇林森，楊輝玉，王復生，等. 900MW壓水堆核電站系統與設備[M].北京：原子能出版社，2009：255-266.