某型“三代”核電機(jī)組與M310機(jī)組堆芯測(cè)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(jī)組及某型“三代”核電機(jī)組堆芯測(cè)量系統(tǒng)。描述了堆芯測(cè)量系統(tǒng)的中子通量測(cè)量、溫度測(cè)量、水位測(cè)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(diǎn)、系統(tǒng)布置、功能、主設(shè)備等方面對(duì)兩種堆型進(jìn)行了對(duì)比。簡(jiǎn)單介紹了裂變室中子探測(cè)器和自給能中子探測(cè)器的原理。

關(guān)鍵詞 堆芯測(cè)量 “三代”核電機(jī)組 SPND探測(cè)器 中子通量

中圖分類號(hào)：TN623.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(cè)量系統(tǒng)的功能及組成

堆芯測(cè)量系統(tǒng)是反應(yīng)堆重要核測(cè)系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著反應(yīng)堆在啟堆至計(jì)劃停堆整個(gè)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(cè)，通過監(jiān)測(cè)以達(dá)到：驗(yàn)證堆芯裝料的正確性、繪制堆芯中子注量圖、燃耗的驗(yàn)證、監(jiān)視堆芯溫度、計(jì)算堆芯過冷裕度等作用。

M310堆型的堆芯測(cè)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(cè)量部分，另一個(gè)為堆芯溫度測(cè)量部分。

中子通量測(cè)量通路由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、組選擇器、路選擇器、電動(dòng)閥、球閥、密封組件、手動(dòng)隔離閥、導(dǎo)向管、指套管和相應(yīng)的電纜、處理機(jī)柜組成。通過選擇器的切換，可形成50個(gè)測(cè)量通路。導(dǎo)向管焊接在壓力容器底部，為指套管進(jìn)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(gè)燃料組件活性區(qū)，為中子注量率探測(cè)器提供導(dǎo)向和支撐。水位測(cè)量部分，僅為測(cè)量變送器預(yù)留引壓口，位置如圖1所示。

溫度測(cè)量部分由40個(gè)熱電偶及相應(yīng)的延長(zhǎng)線、監(jiān)測(cè)處理機(jī)柜構(gòu)成。38個(gè)熱電偶位于堆芯上柵格板，2個(gè)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(jī)組（以下簡(jiǎn)稱“三代”）堆芯測(cè)量系統(tǒng)的功能與前者基本相同，除中子通量及溫度測(cè)量外，還承擔(dān)水位監(jiān)測(cè)功能。

從結(jié)構(gòu)組成及布置上講，“三代”核電機(jī)組堆芯測(cè)量系統(tǒng)與前者差距較大，集成度更高。功能的實(shí)現(xiàn)依靠?jī)闪泄?8根探測(cè)器組件及相應(yīng)的電纜、處理機(jī)柜來實(shí)現(xiàn)。在探測(cè)器組件中，有44根僅集成了熱點(diǎn)偶和中子探測(cè)器，另外4集成了水位探測(cè)器。在反應(yīng)堆運(yùn)行期間，在線對(duì)上述三種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 結(jié)構(gòu)布置及功能實(shí)現(xiàn)

2.1 M310機(jī)組堆芯中子通量及溫度測(cè)量

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

在繪制中子注量率圖時(shí)，通過控制柜RIC001AR的指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)探測(cè)器（涂鈾微裂變電離室）從存儲(chǔ)通道抽出至組選擇器入口，再通過組選擇器、路選擇器、電動(dòng)閥、球閥、進(jìn)入指定測(cè)量通道（50個(gè)通道中的一個(gè)）的指套管，在指套管的導(dǎo)向下進(jìn)入堆芯對(duì)應(yīng)區(qū)域的設(shè)定點(diǎn)B ，然后反向抽出，再抽出的過程中探測(cè)器工作，通過驅(qū)動(dòng)電纜將所測(cè)中子通量信號(hào)送出。如圖1所示。

圖1 中子通量測(cè)量示意圖

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

測(cè)量通路的確定通過組選擇器和路選擇器的組合來實(shí)現(xiàn)。組選擇器除3#、4#外均為1進(jìn)4出，即一個(gè)入口，連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)出口，四個(gè)出口，分別連接正常測(cè)量通路、校準(zhǔn)通路、救援通路及存儲(chǔ)通路所在的路選擇器。3#組選擇器校準(zhǔn)通道和救援通道重合、4#組選擇器校準(zhǔn)通路與其正常測(cè)量通路重合，僅有3個(gè)出口。路選擇器除4#外，均為2進(jìn)10出，即兩個(gè)入口，分別連接正常測(cè)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(jìn)10出，即五個(gè)入口分別與1#、2#、5#的校準(zhǔn)通路相連，與3#組選器的救援通路相連（救援和校準(zhǔn)通路相同），與4#組選擇器的正常測(cè)量通路相連。每個(gè)路選擇器的10個(gè)出口均與10個(gè)測(cè)量通路對(duì)應(yīng)，形成50個(gè)測(cè)量通路。連接關(guān)系見圖2。