李榛

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000）

田灣核電站采用俄WWER1000反應(yīng)堆AES-91標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組，機(jī)組滿功率運(yùn)行時(shí)單機(jī)發(fā)電量達(dá)1.06×106kW，設(shè)計(jì)壽命為40年。田灣一期使用俄SNIIP-SYSTEMATOM公司設(shè)和制造的中子通量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（英文縮寫：NFME），該系統(tǒng)數(shù)字化程度高。一期自商運(yùn)以來，NFME系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其可靠性得到了驗(yàn)證。鑒于良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)，田灣二期工程依然使用俄SNIIP-SYSTEMATOM公司設(shè)計(jì)制造的NFME系統(tǒng)，該系統(tǒng)在田灣一期的基礎(chǔ)上升級(jí)更新，使可靠性及精度方面得到了提高。本文對(duì)一、二期工程的NFME系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)、硬件組成等方面進(jìn)行對(duì)比。

1 田灣一、二期NFME系統(tǒng)的比較

NFME系統(tǒng)是核電廠重要的安全系統(tǒng)，它通過測(cè)量堆外熱中子通量及其變化來計(jì)算反應(yīng)堆核功率、周期和反應(yīng)性等重要參數(shù)，在緊急情況下生成保護(hù)信號(hào)，為保護(hù)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供必要的信號(hào)。每個(gè)U核發(fā)生裂變反應(yīng)釋放出能量，平均有200 MeV的能量轉(zhuǎn)化為熱能，而單位時(shí)間內(nèi)核裂變總數(shù)則取決于核和中子相互作用而引起核裂變的概率。在穩(wěn)定的一段時(shí)間內(nèi)，堆內(nèi)單位時(shí)間裂變總數(shù)就取決于堆內(nèi)中子總數(shù)。如果考察堆內(nèi)局部某一單位體積的功率，則取決于該單位體積中的中子密度，即中子通量。整個(gè)反應(yīng)堆的核功率與反應(yīng)堆的中子通量水平成正比，所以，可以通過測(cè)量反應(yīng)堆的中子通量來反映反應(yīng)堆的核功率。

1.1 系統(tǒng)功能的對(duì)比

從功能上劃分，NFME系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能：①運(yùn)行功能對(duì)比。田灣一、二期NFME系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)堆的啟動(dòng)、功率運(yùn)行、停堆和換料等各種狀態(tài)下的核功率、周期和反應(yīng)性等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，向操縱人員提供這些參數(shù)的指示、顯示和記錄。②安全功能對(duì)比。一期所實(shí)現(xiàn)的安全功能包括監(jiān)測(cè)相對(duì)物理功率、功率變化率（即周期）和反應(yīng)性；監(jiān)測(cè)功率分布情況；被監(jiān)測(cè)的參數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，均能夠產(chǎn)生控制和保護(hù)信號(hào)；在主控室顯示相關(guān)信息，并將信息發(fā)送給其他系統(tǒng)。相比于一期，二期的NFME系統(tǒng)取消了DNBR/QL的計(jì)算功能，因此，也相應(yīng)的取消了基于DNBR/QL的預(yù)保護(hù)信號(hào)。

1.2 組成結(jié)構(gòu)對(duì)比

田灣一、二期NFME系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)基本上無區(qū)別，均由四個(gè)完全獨(dú)立而且物理隔離的通道構(gòu)成，每個(gè)通道都包括中子探測(cè)器、轉(zhuǎn)換單元、輔助單元、一回路冷腿溫度計(jì)、信息處理機(jī)柜、在主控室和備控室的信息顯示單元和聲光報(bào)警器。各通道因搭配探測(cè)器略有差異，第一通道和第四通道配置了全部類型的中子探測(cè)器；第二通道無源量程探測(cè)器；第三通道無換料監(jiān)測(cè)探測(cè)器。

4個(gè)通道的數(shù)據(jù)分別通過硬接線傳給主控室和備控室各自的信息顯示單元進(jìn)行數(shù)字顯示，并傳送到同一個(gè)信息存儲(chǔ)和顯示機(jī)柜進(jìn)行存檔和顯示。

1.3 NFME系統(tǒng)的硬件組成對(duì)比

在常用核測(cè)量系統(tǒng)中，特定中子敏感介質(zhì)一般常用3He、10B和235U等材料，而用以產(chǎn)生電離的介質(zhì)通常利用氣體，以便于電離的離子對(duì)在電場(chǎng)作用下相向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流。所以，核電廠原來測(cè)量中子通量的探測(cè)器一般有氦三正比計(jì)數(shù)管、BF3正比計(jì)數(shù)管、涂硼正比計(jì)數(shù)管、涂硼電離室、γ補(bǔ)償電離室、裂變室和自給能探測(cè)器等類型。除了給能探測(cè)器以外，這些探測(cè)器的工作原理都是利用中子敏感介質(zhì)發(fā)生核反應(yīng)引起氣體電離，并在不同強(qiáng)度電場(chǎng)作用下收集這些電離的離子對(duì)產(chǎn)生電信號(hào)來測(cè)量，只是類型、電場(chǎng)強(qiáng)度或測(cè)量范圍有所不同。

一、二期NFME系統(tǒng)均采用了5種成套探測(cè)裝置來保證反應(yīng)堆不同狀態(tài)下對(duì)堆芯中子通量的監(jiān)測(cè)，每組成套探測(cè)單元都有探測(cè)器和轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成，包括源量程探測(cè)裝置、啟動(dòng)與工作量程探測(cè)裝置、工作量程探測(cè)設(shè)備、物理啟動(dòng)量程探測(cè)設(shè)備、換料監(jiān)測(cè)量程探測(cè)設(shè)備。

NFME系統(tǒng)探測(cè)裝置除了探測(cè)器外，還包括進(jìn)行信號(hào)處理的轉(zhuǎn)換單元和供電的輔助單元，其主要功能基本相同。

轉(zhuǎn)換單元用于實(shí)現(xiàn)探測(cè)器信號(hào)的放大、濾波成形和自檢反饋信號(hào)的生成?？稍O(shè)置脈沖甄別閾或者調(diào)整電流放大器放大倍數(shù)以及自檢反饋回路的調(diào)整。輔助單元主要實(shí)現(xiàn)探測(cè)器與機(jī)柜間的信號(hào)交換和光耦隔離，自檢信號(hào)、閉鎖信號(hào)和Good Condition信號(hào)的生成和光耦隔離，為各模件提供低壓電源，為探測(cè)器提供穩(wěn)定的高壓電源。

1.4 信息處理與儲(chǔ)存機(jī)柜概述

一、二期NFME系統(tǒng)均設(shè)置了4個(gè)相互獨(dú)立的通道，硬件上物理隔離，沒有信息交互。設(shè)置4個(gè)信息處理機(jī)柜，分布于UCB23米的4個(gè)分隔開的電子設(shè)備間。4個(gè)信息處理機(jī)柜具有類似的結(jié)構(gòu)和功能，差別在于連接的探測(cè)器裝置不同。一、二期NFME系統(tǒng)第一通道機(jī)柜、第四通道機(jī)柜連接了所有類型的探測(cè)器裝置。第二通道機(jī)柜未連接源量程探測(cè)裝置。第三通道機(jī)柜未連接換料監(jiān)測(cè)的探測(cè)裝置。經(jīng)過4個(gè)信息處理機(jī)柜處理的數(shù)據(jù)，都傳入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)柜中進(jìn)行存檔。信息處理和存儲(chǔ)單元BNO-90R模擬器用于檢測(cè)NFME系統(tǒng)中的裝置和單元。

信息處理和存儲(chǔ)單元BNO-93R用于接收各量程探測(cè)器的信號(hào)，完成反應(yīng)性的計(jì)算；在換料期間，投入換料監(jiān)測(cè)模式，接收換料監(jiān)測(cè)探測(cè)器信號(hào)計(jì)算頻率和周期，當(dāng)頻率或周期超過設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生“Stop”和“Reverse”信號(hào)，幫助換料機(jī)操縱員對(duì)換料過程進(jìn)行判斷。信息處理和存儲(chǔ)單元BNO-91R接收各量程探測(cè)器信號(hào)，完成各量程功率和周期的計(jì)算，當(dāng)功率和周期超過預(yù)先設(shè)定的保護(hù)和預(yù)保護(hù)定值時(shí)，產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)和預(yù)保護(hù)信號(hào)。對(duì)于從BNO-91R接收的與功率成比例的頻率信號(hào)，可將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行電隔離，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，通過接口RS-485，從BNO-91R、BNO-92R和BNO-93R接收各變量信號(hào)，處理這些信號(hào)，然后將信息傳送給UNO-245R和BIC-76R。

AKNP-30R（二期NFME系統(tǒng)機(jī)柜UN0-366R）中，信息處理和儲(chǔ)存單元BNO-232R的主要功能為：在首次裝料或換料期間，計(jì)算脈沖速率，監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆周期；自檢中產(chǎn)生信號(hào)送往主控室。

信息處理和儲(chǔ)存單元BNO-231R主要執(zhí)行的功能為：反應(yīng)堆功率監(jiān)測(cè)、反應(yīng)堆周期監(jiān)測(cè)、反應(yīng)堆功率軸向分布監(jiān)測(cè)、反應(yīng)堆反應(yīng)性監(jiān)測(cè)、自檢、產(chǎn)生送往TXS的離散信號(hào)EP和PP、產(chǎn)生送往TXS的用于控制反應(yīng)堆功率的模擬信號(hào)、產(chǎn)生送往主控室的狀態(tài)檢查信號(hào)、量程指示信號(hào)、超過EP及PP的閾值信號(hào)。

2 結(jié)束語

田灣核電站一、二期設(shè)計(jì)原理基本相同，但探測(cè)器的性能有所提升，提高了可靠性；機(jī)柜機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大幅度優(yōu)化，預(yù)留了擴(kuò)展空間，為后期升級(jí)改造提供了可能。