核芯测量系统（ric）

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1、1741.6.2.1.6.2.核芯测量系统（核芯测量系统（RICRIC）一、一、 系统的功能系统的功能1、 堆内温度温度测量 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三维功率分布。 堆芯测量系统在

2、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、 温度测量温度测量 在 30 个燃料组件的出口热电偶出口热电

3、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铬- -镍铝不锈钢镍铝不锈钢制成，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：=3.17mm L=7.5-12M 量程：0-1200精度： 1.5 0T3750.4% T 375 2、 运行和控制操作 温度测量连续进行。每台自动记录仪上有 1

4、8 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。175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

5、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=Log10Pmin A、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

6、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、三、 中子通量测量中子通量测量 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 富集度为富集度为 90%90%的氧化铀（UO2）涂层。两层密封图（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 9.31013

7、n/cm2s。 其对应的汇集电流从 10-6到 1.510-3A。 堆内中子控头：外径=4.70mm L=66mm 灵敏度：10-7 A/n/cm2/s r210-12A/Gy/h 2、 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。UO2 涂层富集度 90%4.7mm氩电缆绝缘体有效长度 30mm1763、 中子通量探测器的布置：图（2） 共有 3838 个指套管用于 38 个燃料组件的中子通量测量。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

8、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

9、阀门的命令。5、 运行 中子通量测量系统是间歇式工作间歇式工作的。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，各由一台机械机械电气驱动机构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，通量测量电路通量测量电路测出裂变室的输出电流。当裂变图（2）177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

10、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。1、 正常工作方式图（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178（1）第一阶段：探测器校核 4

11、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，

12、 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。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

13、立的。公共机柜是同步系统不运行。标高 A-B标高 A-B控速单元A3m/min3m/min18m/min18m/min179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

14、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

15、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

16、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 1200量程）时，则用饱和温度。 压力容器顶部和底部之间的两个差压测量值，由一回路压力及热管段和冷管段温度处理得来的 冷却比容和蒸汽比容来校正。 压力容器水位测量，窄量程的以数字形式、宽量程以电流计的模拟形式在主控制室里显示。在 堆芯冷却监测图上，显示出用于堆芯水位处理的主要参数。 正常运行时，堆芯温度记录量程有三种：0 到 400、250 到 350以及 0 到 1200；当每列通 道上至少有两支热电偶温度等于或大于 400时，自动切换到 0-1200量程。gHvgPhVL