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】壓水堆核電站堆內構件振動監測系統（Vibration monitoring system， VMS）通過分析堆外中子噪聲信號，實現堆內構件振動情況的監測。在對中子噪聲信號進行分析時，發現中子噪聲信號出現了嚴重削波和電平異常問題。建議對信號通道進行排查檢修，徹底解決中子噪聲信號異常問題，為核電站的安全可靠運行提供保障。

【關鍵詞】中子噪聲信號；信號削波；電平異常；堆外核測系統

中圖分類號： F426.23 文獻標識碼： 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構件振動監測系統（Vibration Monitoring System， VMS），該系統對堆外中子噪聲信號進行分析，實現堆內構件振動情況的監測。堆內構件振動監測系統采集的中子噪聲信號是來源于堆外核測系統8個中子探測器的信號。本文在對中子噪聲信號進行分析來了解堆內構件振動情況的過程中，發現了堆外中子噪聲信號出現了嚴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構件振動監測與分析，影響堆內構件振動情況的準確性判斷，對核反應堆的安全運行不能提供可靠的保障。

本文發現堆外中子噪聲信號的幾點問題，建議對信號通道進行排查檢修，解決中子噪聲信號異常問題，為核電站的安全可靠運行提供保障。

1 核電站堆內構件振動監測系統中子噪聲信號

VMS系統采集的中子噪聲信號來源于堆外核測系統的8個中子探測器，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系統設計技術規格書中規定了監測信號的動態范圍為-5V～5V。

2 中子噪聲信號削波問題

對國內多個M310核電機組堆外中子噪聲信號分析時，發現數十個核電機組VMS系統采集的中子噪聲信號均出現了嚴重的削波現象。圖2～圖4為某核電機組中子噪聲信號波形圖，其中圖2為燃料循環初期中子噪聲信號波形圖，圖3為燃料循環末期中子噪聲信號波形圖，圖4為該機組反應堆大修后中子噪聲信號波形圖。

從圖2可知，反應堆運行初期中子噪聲信號在VMS系統監測動態范圍內呈現連續平滑的曲線，認為中子噪聲信號是有效的。隨著反應堆運行時間的增加，信號出現削波現象，到反應堆運行末期，削波越來越明顯，從圖3可以看出，信號在2V左右出現了嚴重的削波現象。在VMS系統監測動態范圍內出現了削波，說明來自堆外核測系統的中子噪聲信號已經失真，排除了VMS系統故障造成的信號削波。但從圖4中可以看出，反應堆大修后，VMS采集的中子噪聲信號削波現象消失。

圖5為其他核電機組反應堆燃料循環末期中子噪聲信號波形圖，從圖中可以看出，該機組中子噪聲信號未出現明顯削波現象，信號幅度在動態監測范圍內較圖3大的多。圖3中子噪聲信號失真嚴重，完全影響了堆內構件振動分析的準確度。

中子噪聲信號削波可能是由于堆外核測系統信號放大倍數設置的過高或其它原因造成的。建議對堆外核測系統信號通道進行排查檢修，調整系統信號放大倍數，解決信號削波問題。

3 中子噪聲信號通道電平異常

對某核電機組中子噪聲信號進行分析時發現NB3通道中子噪聲信號動態范圍約為-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NB3通道與NB4通道信號電纜進行對調，其它設置不變，發現NB3通道信號恢復正常，NB4通道信號振幅變大。由此可排除VMS系統本身故障造成NB3信號幅度異常。

從VMS系統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NB3通道的中子噪聲信號電平發生了異常，造成該通道信號幅度變大。圖7為VMS系統主界面，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個核電機組中出現，建議對堆外核測系統信號通道進行檢修，解決電平異常問題。

4 結論

（1）在對中子噪聲信號進行分析來了解堆內構件振動情況時，發現數十個核電機組堆外中子噪聲信號出現了嚴重的削波現象，建議對信號通道進行排查檢修，并調整系統信號放大倍數，徹底解決信號削波問題；

（2）對中子噪聲信號分析中，發現堆外核測系統中子噪聲信號電平異常，建議對異常通道進行檢修，解決電平異常問題；

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

【參考文獻】

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