某型“三代”核電機(jī)組與M310機(jī)組堆芯測量系統(tǒng)資料

1、某型“三代”核電機(jī)組與M310機(jī)組堆芯測量系統(tǒng)AnalysisofIn-coreNeutron-temperatureMeasurementSystembetweenM310andOneAdvancedNPPXIAOBo，HUANGXianxuan，LEILong(FujianFuqingNuclearPowerCompany，F(xiàn)uqing，F(xiàn)ujian350318)DescribethefunctionandequipmentsoftheIn-coreneutron-temperaturemeasurementsystemusedindifferentreactortypesuchasM31

2、0andoneadvancedNPP.TellthemainfunctionsofRII(RIC)system，neutronfluxmeasure，coolanttemperaturemeasure，coolantlevelofprimaryloopmeasureandanalyzethemainequipmentwhichisusedforin-coreneutronfluxmeasurementinNPP，likeU-fissionchamberandself-poweredneutrondetector.1堆芯測量系統(tǒng)的功能及組成堆芯測量系統(tǒng)是反應(yīng)堆重要核測系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著反應(yīng)堆在啟堆

3、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，通過監(jiān)測以達(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量部分，另一個(gè)為堆芯溫度測量部分。中子通量測量通路由驅(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)，為中子注量率探測器提供導(dǎo)向和支撐

4、。水位測量部分，僅為測量變送器預(yù)留引壓口，位置如圖1所示。溫度測量部分由40個(gè)熱電偶及相應(yīng)的延長線、監(jiān)測處理機(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（以下簡稱“三代”）堆芯測量系統(tǒng)的功能與前者基本相同，除中子通量及溫度測量外，還承擔(dān)水位監(jiān)測功能。從結(jié)構(gòu)組成及布置上講，“三代”核電機(jī)組堆芯測量系統(tǒng)與前者差距較大，集成度更高。功能的實(shí)現(xiàn)依靠兩列共48根探測器組件及相應(yīng)的電纜、處理機(jī)柜來實(shí)現(xiàn)。在探測器組件中，有44根僅集成了熱點(diǎn)偶和中子探測器，另外4集成了水位探測器。在反應(yīng)堆運(yùn)行期間，在線對上述三種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。2 結(jié)構(gòu)布置及功能實(shí)現(xiàn)

5、2.1 M310機(jī)組堆芯中子通量及溫度測量M310機(jī)組采用移動(dòng)式通量測量結(jié)構(gòu)，壓力容器底部開口,探測器從堆底進(jìn)入堆芯進(jìn)行測量。即在需要測量時(shí)，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)將探測器從堆底經(jīng)過機(jī)械密封結(jié)構(gòu)推入堆芯，完成測量后將探測器抽出，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器工作，通過驅(qū)動(dòng)電纜將所測中子通量信號送出。如圖1所示。圖1中子通量測量示意圖水

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

7、4#組選擇器的正常測量通路相連。每個(gè)路選擇器的10個(gè)出口均與10個(gè)測量通路對應(yīng)，形成50個(gè)測量通路。連接關(guān)系見圖2。圖2選擇器間連接關(guān)系芯溫度的測量通過40支伸入壓力容器電偶來實(shí)現(xiàn)。40支熱電偶分為A、B兩列，每列20支，其中19支位于堆芯上柵格板上，另一支在堆芯上封頭。熱電偶通過熱電偶導(dǎo)管進(jìn)入堆內(nèi)構(gòu)件指定位置。熱電偶導(dǎo)管10支熱電偶管匯入一根熱電偶柱，熱電偶柱經(jīng)過與陰法蘭的密封結(jié)構(gòu)，穿出壓力容器頂蓋，為導(dǎo)管提供支持，并完成一回路壓力邊界的密封。熱電偶通過導(dǎo)管及熱電偶柱穿出壓力容器，經(jīng)補(bǔ)償導(dǎo)線至對頂連接板，再經(jīng)連接板、核島貫穿件將溫度信號送至位于電氣廠房的堆芯冷卻監(jiān)測機(jī)柜RIC011AR（RI

8、C012AR,在此完成冷段補(bǔ)償、信號轉(zhuǎn)換、過冷裕度計(jì)算及信號送出至DCS。=+2.2 “三代”核電機(jī)組堆芯中子通量及溫度測量“三代”核電機(jī)組采用固定式堆芯測量布置，與俄羅斯VVER技術(shù)、美國AP1000技術(shù)類似，與歐洲三代技術(shù)EPR1750的固定式部分相似（EP睬用固定式和鼓球式相結(jié)合的測量方法）。反應(yīng)堆堆底不再開孔，所有需伸入堆芯的儀表僅通過壓力容器頂蓋上的開孔來實(shí)現(xiàn)，從而提高了壓力容器的完整性，提高整體安全性。如前所述，整個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)探測器組件、多個(gè)中子通量處理機(jī)柜、中子通量控制柜、多個(gè)堆芯溫度處理機(jī)柜及相應(yīng)的電纜、SU記錄儀及相應(yīng)的BUP儀表組成。基本示意圖如圖3所示。探測器組件中有部分

9、為通量及溫度探測組件，部分為水位探測器組件。水位探測器還集成了反應(yīng)堆上封頭溫度測量的功能。每根溫度探測器內(nèi)有7個(gè)自給能探測器（SPND和一個(gè)K型熱電偶。通過置于堆內(nèi)的SPNEffi熱電偶、相應(yīng)的電纜、信號處理柜及控制柜實(shí)現(xiàn)對堆芯中子通量分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測及三維通量圖的繪制。水位探測器組件上裝有水位探測器，分為AB兩列置于堆內(nèi)。水位探測器集成了溫度探測的功能，提供上封頭溫度信息。水位探測器采用熱傳導(dǎo)式水位探測器（熱電偶+加熱器）。利用水汽傳熱性能的顯著差異，通過比較加熱熱電偶與未加熱熱電偶測量的溫差判定測點(diǎn)是否被冷卻劑淹沒。圖3某型“三代”核電機(jī)組堆芯測量基本原理圖3 主要設(shè)備及參數(shù)3.1 中子通量

10、探測器M310機(jī)組中子通量探測器使用涂U-235微型裂變電離室，裂變室的中子通量探頭其基本原理與普通電離室相同，電離室腔內(nèi)填充氬氣。在裂變室中，中子撞擊導(dǎo)致涂層中的鈾原子發(fā)生裂變反應(yīng)，產(chǎn)生的裂變碎片再去電離填充氣體，從而產(chǎn)生電流脈沖。+2.43+探測器參數(shù)如下：（1）測量范圍：1.0?1.4.;（2）靈敏度：/（.）;（3）外徑4.70mm?！叭焙穗姍C(jī)組中子通量探測器使用銠自給能探測器，其結(jié)構(gòu)如圖所示，由收集級、銠絲、絕緣、電纜、補(bǔ)償導(dǎo)線、信號線、端頭、密封部件組成。圖4銠自給能探測器示意圖其工作原理如下：銠絲中與中子分別通過兩種方式發(fā)生輻射俘獲（，）反應(yīng)，分別生成和，發(fā)生衰變和衰變，生成

11、穩(wěn)定核素，發(fā)生衰變，生成穩(wěn)定核素，衰變產(chǎn)生的粒子穿過絕緣層被收集級收集，產(chǎn)生信號電流，衰變產(chǎn)生的電流是探測器電流的主要成分。+7+（7.7%）+（92.3%）探測器參數(shù)如下：（1）測量范圍1.01.4;（2）靈敏度：>3.0/（.）。3.2 溫度探測器M310機(jī)組溫度探測由鎧裝型熱電偶實(shí)現(xiàn)，其直徑為3.71mm長6.59.2m（堆頂密封面上分三層布置），測量范圍為01200C,精度：0375c5C,3751200c0.4%|，采用，在ICCM瀏理機(jī)柜側(cè)進(jìn)行冷端補(bǔ)償?！叭焙穗姍C(jī)組組溫度探測無論是中子組件還是水位組件，感溫元件均為型熱電偶，其主要參數(shù)如下：測量范圍為01200C,精度：0375c5C,3751000c.4%|,10