陽江核電站RPN系統專用測試設備設計研發

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（RPN）是保證反應堆安全必不可少的重要系統之一。它是由安裝在堆芯周圍的探測器、控制柜、儀表柜、可視化參數修改終端（VDU）、自動測試器（TESTER）以及外圍設備組成，如圖1所示。

RPN系統使用堆外探測器對反應堆的核功率進行測量和監視，但是10個數量級以上的動態變化范圍使得對核功率進行監測非常困難。因此，RPN系統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監測，一方面可以實現對反應堆核功率及其分布情況的實時監測，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）經相應的量程通道（由探測器、調理單元和處理單元構成）轉化為數字量信號，再對該數字量信號進行軟件處理（計算、比較等），最后將處理結果轉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系統構成圖Fig.1 RPN System composition

1 測試對象

1.1 系統功能介紹

RPN系統的功能主要體現在安全和運行兩方面：

1）安全功能

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

① 當RPN系統的兩個指標都高時，向RPR系統發出停堆信號。

② 當只有一個指標高時（即中子注量率），向反應堆保護系統（RPR）發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 將代表反應堆當前狀態（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堆的實時狀態。

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

RPN系統在反應堆連續啟動運行或功率提升過程中設置了一系列的停堆、允許、閉鎖信號，如表1所示。

1.2 RPN系統機柜介紹

本專用測試設備主要在核電站大修期間應用于RPN系統中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，主要功能為音頻監聽和控制信號處理，完成RPN系統的運行功能。

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

2 總體設計

2.1 設計要求

RPN機柜和MTE機柜的測試是RPN系統大修期間必須進行的工作。RPN機柜和MTE機柜的測試結果是反映其性能狀態的重要數據。只有掌握了RPN系統的性能狀態，才能對反應堆的安全穩定運行提供保障。所以該專用測試設備必須滿足以下設計要求：

1）選用與核電站RPN系統中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試驗等級要求，適應核電廠應用環境。

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 主體設計

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

① RPN機柜和MTE機柜上的接口連接器相同，設計測試設備為輸出一條電纜；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，設計測試設備為輸出兩條電纜；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，用于測試其機柜內同軸電纜，無電纜線輸出。

2）根據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，避免產生信號干擾，如圖2所示。

3）根據絕緣性能的要求來選擇不同材質的結構框架。

3 結束語

在陽江核電站大修期間使用本專用測試設備對堆外核功率測量系統（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系統可以安全穩定運行。

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