核芯测量系统（RIC）.docVIP

1.6.2.核芯测量系统（RIC）一、 系统的功能1、 堆内温度测量为了保证反应堆在良好条件下运行并保证运行安全，堆芯测量系统具有以下功能：（1） 提供30个堆芯温度信息；（2） 计算并显示饱和裕度；（3） 探测反应堆径向功率不平衡；（4） 发现与自身棒组分离的棒束；（5） 供操纵员观察事故时和事故后堆芯温度和过冷度的变化趋势。2、 堆芯中子通量分布测量（1） 记录被测点的中子通量；（2） 测量的中子通量数据经RIC计算机处理后，得出反应堆运行时堆内三维功率分布。堆芯测量系统在反应堆启动时用于：（1） 检查堆寿命初期功率分布与设计的一致性；（2） 检查用于事故分析的热点因子是否在保守值；（3） 校核堆外核仪表系统RPN的电离室；（4） 监测在堆芯装料时可能出现的错误在正常运行时，堆芯测量系统用于（1） 检查燃耗对应的堆芯功率分布是否与设计所期望的功率分布相符；（2） 监测各个燃料组件的燃耗；（3） 校验堆外核仪表系统（4） 探测堆芯有否偏离正常运行。3、 压力容器内液位测量（1） 失水事故发生时监测堆芯淹没情况：（2） 正常充排水时观察堆内充水情况：（3） 主泵开动时，监测堆芯压差。二、 温度测量在30个燃料组件的出口热电偶测得反应堆冷却剂的温度，可以据此制订堆芯温度分布图。这些测量值经转换可得到堆芯中子通量径向分布图。1、 温度测量方法温度测量通过热电偶的方法来实现，热电偶包壳用镍铬-镍铝不锈钢制成，并用氧化铝作绝缘材料。30个热电偶分为A，B两列，每列15个。热电偶的热端安装在堆芯上栅格板上面，冷端通过补偿电缆引到堆外的冷端箱里。图4-18表示30根热电偶的布置。热电偶：=3.17mmL=7.5-12M量程：0-1200精度：1.5 0T3750.4% T 3752、 运行和控制操作温度测量连续进行。每台自动记录仪上有18条通道，每个热电偶通过各自的开关可与它所对应的自动记录仪相连或断开。测量信号经堆芯冷却监测机柜处理后在机柜的显示仪上显示出来，并且将信号传送到中央数据处理计算机，连同堆芯冷却监测器接收的压力信号（取自稳压器和余热排除系统RRA），用于计算饱和温度。以屏幕显示温度图、压力和最低过冷裕度。在主控室设置的远传指示仪，对每个列连续指示最低过冷裕度和最高温度。事故情况下，堆芯冷却监测机柜、远传指示仪、集中数据处理计算机，都将跟踪堆芯温度变化。堆芯温度测量系统需要以下测量数据：（1） 堆内温度测量，共有两组，每组15个TC（TC=Thermocouple）。（2） 冷端箱电阻温度探测器（每列3个）温度信号。（3） 由RCP的二个电阻式温度计提供的热管段冷却剂温度。（4） 由RCP的位于RRA热管段的两个压力传感器提供的一回路冷却剂压力。（5） 由RCP稳压器的三个压力传感器提供的一回路冷却剂压力。堆芯温度监测系统对所获得的数据可作以下处理：（1） 将所有输入信号转换成数字信号以便处理和输出到KIT计算机系统。（2） 一回路冷却剂沸点计算 TSAT=A+BL+CL2+DL3+EL4其中L=Log10PminA、B、C、D、E为常数，Pmin为所测到的最小冷却剂压力（3） 温度裕量计算 Tmargin=TSAT-TRIC最小温度裕量 Tmargin=TSAT-TRICmag。堆功率小于10%Pn时需大于20。（4） 二个热管段温度THL温度裕量计算Tmargin=TSAT- THL三、 中子通量测量通过中子通量测量可以直接得到通量的轴向分布，然后经过计算，就可以得到不同水平的径向分布。1、 中子通量测量：图（1）用微型裂变室测定中子通量，该微型裂变室的结构如下：一个中央电极，上面覆盖一层U-235富集度为90%的氧化铀（UO2）涂层。两层密封绝缘体电缆氩富集度90%UO2涂层4.7mm有效长度 30mm 图（1） 微型裂变室的同心不锈钢包壳。该探测器可以测量中子通量的范围是109到9.31013n/cm2s。其对应的汇集电流从10-6到1.510-3A。堆内中子控头：外径=4.70mmL=66mm灵敏度：10-7 A/n/cm2/s r210-12A/Gy/h2、 探测器导向管导向管的一端是反应堆压力容器的延伸，导向管包容着指套管。支持导向管的支架能消除导向管的震动共振，支架是可以上下调节的。3、 中子通量探测器的布置：图（2）共有38个指套管用于38个燃料组件的中子通量测量。图（2）有4个探测器可用，它们当中的每一个可以通过切换开关探测8个或10个燃料组件的中子。4、 探测器的远距操作为了保证切换和4个探测器向38个中子通量测量通道移动，利用一个传动装置可以进行下列操作：在38个测量通道中选择任何一个向堆芯插入或从堆芯取出任何一个探测器该传动装置由下列几个部分组成：4个操作单元，每个都能展开或卷绕到探测器上的软套管电缆；4个组选择器，可以从操作单元选择每个探测器；4个路组选择器，可以选择每个探测器的通道组；10个或8个路选择器，可以将探测器引向10个测量通道中的任何一个。（其中一组路选择器有8个路选择器）；38个隔离套管的自动阀门；一个通道的选择引起相应的阀门打开，而当操作单元使探测器回来时，则发出关闭阀门的命令。5、 运行中子通量测量系统是间歇式工作的。在第一次启动和升功率期间，需要频繁地进行测量工作。正常运行时，其操作频率从每星期一次到每个月一次。中子通量测量4只微型裂变室，各由一台机械电气驱动机构来驱动，驱动机构将微型裂变室从起点沿置于导管内的指形套管，以高速（18m/min）插向堆芯部，然后以低速（3m/min）使裂变室上升至堆芯顶部，再以高速或低速均匀下降，与此同时，通量测量电路测出裂变室的输出电流。当裂变室达到堆芯底部时，测量停止。这时驱动机构再每隔8min将裂变室抽回起点，接着将裂变室再插入第二个通道进行测量，直至测定属于该组的十个或八个通道为止。裂变室输出信号送RIC计算机分析和处理，从而获得堆芯径向和轴向的通量分布和功率分布。通常，在对各通道通量测量前，四个通道的微型裂变室要进行互校，互校时要求反应堆功率稳定，并将平均温度控制系统切除自动。在全部通道测量完毕后，4个探测器均抽出，插入带有生物屏蔽的保护孔道内。通量测量有多种工作方式，操作人员可根据实际需要灵活选用。图（3） 中子探测器传动系统固定框架存贮通道手动隔离阀盖（cover）组选择器同步变送器驱动机构路组选择器路选择器指套管泄漏探测密封组件泄漏探测存贮隔间1、 正常工作方式（1）第一阶段：探测器校核4个裂变室中子通量测量灵敏度由于加工制造等原因不可能完全一样，为此每次进行堆芯中子通量分布测量前，必须对它们的灵敏度进行相互校刻。正常情况下，采用交叉校刻，即4个探测器都插入到各自相邻组的第1路（组选在应急位置）；当循环交叉校刻不使执行时（如一个探头故障），则采用参考通道进行校刻，这时把第4组的26号通道作为参考校刻通道，将这4个探测器依次送入此通道进行互校。（2）第二阶段：读数阶段，这阶段采用两种方式：连锁测量：4组测量系统同步动作，无需操纵员干预即可完成。顺序测量：它的工作方式是断续的4个探测器各测一路回到起点后即停止运行，测量程序不再自动前进，须在按程序前进按钮，4个探测器才进入下一轮测量，如此反复需要10次或8次操作才完成全部测量，称（组顺序同步）。这种方式的优点是：在测量过程中允许操纵人员有思考、分析、和处理问题时间。一个完整的堆芯中子通量分布图（通量图）包括通道校核和同步测量所得全部曲线。标高A-B标高A-B控速单元A3m/min3m/min18m/min18m/min图（4） 探测器移动速度和标高2、 特殊工作方式（1） 应急后备测量除正常测量方式外，各测量组间还可互相备用，当一组测量故障时，用另一组作为其后备测量组探测器去完成其测量任务。它们是1组为2组，2组为3组，3组为4组，4组为1组，做备用测量。单独启动测量这种方式，4个组中每一个对其他组是独立的。公共机柜是同步系统不运行。局部中子通量测量当需要研究堆芯局部中子通量分布时，只选取处于该区域的几个通道进行测量，这时运行通道设置在“自动”，不运行的设置在“停止”。这时，对在每个运行通道上各路通路的作图程序进行修正，以便将已选路通道的测量调整到测量程序开头进行。在堆内中子测量套管破损情况下，一回路的冷却剂不会泄漏，因为此时安装有密封组件和自动阀之间的球阀（ball check valve）起密封作用，并在球阀进口处有一“套管破损探测器”发出警告信号，防止自动打开。再者，自动阀在通常情况下是关闭的。压力容器内液位的测量压力容器液位监测的目的是为在事故中和事故后向操纵员提供明确的可靠的数据来反应堆压力容器内液位和压差，以减少操纵员错误判断的可能性。反应堆压力容器液位监测向操纵员提供以下信息：1、 宽量程压力容器液位指示。2、 窄量程压力容器液位指示。3、 压力容器上部空腔液位指示。4、 液位变化趋向指示（记录）。5、 压力容器液位报警（低报警和低低报警）。6、 反应堆一回路主泵状态（运行或停止）。液位测量是冗余设置的，即测量通道A与通道B是独立的，测量原理如下：测量反应堆压力容器中上、下两接头之间液位差而引起的压差P上接头在反应堆压力容器排气口，下接头在堆内仪表密封组件处。测量结果分窄量程和宽量程指示，窄量程为所有冷却剂泵停运时堆内水位及相对空隙的确切指示，宽量程则给出一反应堆泵运行时容器内循环流体所含相对空隙的近似指示，则测得的微分压差P与液位h间有如下关系式：式中L、V分别表示压力容器内水密实时和有气隙时的平均温度。P是压力容器顶部和底部之间测出总压力差，为堆内水位静压力和冷却泵运行引起的动压力。修正测量值时应考虑管内流体重量及环境条件。由堆芯欠热度监测以及一回路压力获得蒸汽密度V，从而定出压力容器内饱和温度TSAT。水的密度L是由一回路的压力和温度计算得出来的，压力与计算蒸汽密度时取同一值，而温度则取决于温度范围和一回路泵的状态。在出口温度低于400时，用饱和温度、出口温度（两个热电偶）、一回路平均温度中最低值；在出口温度高于400（在1