核仪表系统中间量程通道饱和问题分析

余周峰　吴海龙　杨浩

【摘要】 核仪表系统（RPN）作为核电站的实时监测系统，需要三个量程的软件提供一系列的参数来作为判断基准，当测量到的这些参数超过设定阈值时，便会触发停堆或联锁信号。中间量程在整个装料和临界前的一系列试验过程中，都需要进行电流的测量和监测。通过对福清核电核仪表系统（RPN）中间量程饱和问题进行分析，能够更好的了解福清核电RPN系统的设计特点和先进性，从而达到对反应堆进行保护和控制的目的。并且从中了解到国外生产厂家RRCN在设计RPN系统软件时的一些设计思路和设计理念，从而为将来国产化RPN系统提供一些理论依据。

【关键词】 核仪表系统 中间量程 RPN 饱和

一、前言

核仪表系统（RPN）利用固定布置在反应堆压力容器外的中子探测器，连续监测反应堆功率、轴向功率偏差和功率变化率，并且通过指示器和记录仪，为操纵员提供在堆芯装料、停堆、启堆和功率运行期间反应堆的状态信息。当这些参数的测量值超过设定值时，触发停堆或联锁信号输出，从而提供反应堆保护和控制功能。因为RPN系统具备测量超过11量级中子通量的能力：1×10-1n .cm-2. s-1 — 5×1010n .cm-2. s-1，所以为了覆盖所有的量程，RPN系统使用了三个独立的保护和监测区域：源量程，中间量程和功率量程。

二、中间量程通道饱和的对照

2.1外电厂经验反馈

老的百万机组电厂，在首次启动后中间量程未达到饱和，但改为18个月换料后，反应堆中子泄露率升高，再次启堆时IRC达到饱和。处理办法：无

2.2饱和现象分析

RPN中间量程探测器的测量范围大致要求为1E-6%FP～100%FP，而相对应的，中间量程的电流为1E-11A～1E-3A。但是我们取福清核电1号机组在升功率期间功率量程1%～11%之间对应中间量程的电流和功率数据绘制电流对应关系图，见图1。我们由以下图表中我们可以得出以下结论：1）中间量程电流随功率水平升高近似直线上升，线性较好。2）我们对图中的线性进行外推初步判断，功率量程在32.68%FP时，中间量程达到100%FP，出现饱和现象。3）证实饱和现象是真实存在的。

2.3饱和现象的原因

由于设计要求RPN中间量程探测器的测量范围要求为1E-6%FP～100%FP，而实际情况当机组核功率到达30%FP时，中间量程电流值已接近1mA上限值，大概在32.68%FP附近时中间量程电流趋于饱和，这种现象与设计不符。但是RPN中间量程机柜板卡输入电流范围限制为1E-11A～1E-3A，所以从中可以看出到上限1mA之后，无论探测器能探测到的电流有多大，其显示的最大值一直保持不变。

经了解，目前国内电厂所有RPN系统中间量程的电流处理板所用的型号均为ACCG4，另外厂家RRCN目前生产的对应中间量程的电流处理板件有ACCG4和ACCG5，其量程范围分别为：

ACCG4卡件：1E-11A - 1E-3A

ACCG5卡件：2E-11A - 2E-3A

ACCG5虽然能够满足大电流的需求，但是其还未经过市场的检验，稳定性较差，并不十分适合应用在核电厂重要的保护系统上。并且，我们可以看出，虽然ACCG5量程上限较大，但是测量下限为2E-11A，无法满足设计的要求。

2.4潜在问题及应对策略

但是我们可以推测出，机组在到达寿期末时可能在27.23%FP下才退出饱和状态。所以在寿期末机组下行过程中，中间量程的ATWT保护功能不能及时投入。

对于以上问题的解决办法主要分析为以下两点：1）根据循环初期和循环末期100%FP功率下，功率量程功率系数的变化关系，反推中间量程功率系数，并进行调整；2）在中间量程电流开始减小时，重新标定中间量程功率系数。

三、结束语

最后我们就可以得出结论，福清1号机组RPN中间量程测量通道在功率升至33%FP左右会达到饱和。饱和的原因初步可以认为是中间量程通道板卡电流受到本身采集范围的限制。同时通过分析目前的硬件和软件方面，我们认为其可以满足功率测量要求。随着堆芯的燃耗增加和换料方式的改变，在机组下行的过程中，中间量程的ATWT保护功很有可能不会被及时投入运行。解决中间量程饱和的最终手段，我们认为只有更换电流采集板卡（更换ACCG4）这一种办法，重新标定中间量程功率系数成为一种有效可行的办法。

参 考 文 献

[1] C.BARNIER.EQNIPMENT OPERATION AND MAINTENANCE MANUAL[DB]. 2012：14-16.

[2]李高.核仪表系统手册功能概述[DB]. 2010：27-31.

[3]苏林森，杨辉玉，王复生，等. 900MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2009：255-266.