石夢(mèng)飛，楊曉奇，周 亮

（1.陽(yáng)江核電有限公司，廣東 陽(yáng)江 529941；2.中廣核研究院 北京分院，北京 100086）

核電站堆外核功率測(cè)量系統(tǒng)（RPN）是保證反應(yīng)堆安全必不可少的重要系統(tǒng)之一。它是由安裝在堆芯周圍的探測(cè)器、控制柜、儀表柜、可視化參數(shù)修改終端（VDU）、自動(dòng)測(cè)試器（TESTER）以及外圍設(shè)備組成，如圖1所示。

RPN系統(tǒng)使用堆外探測(cè)器對(duì)反應(yīng)堆的核功率進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)視，但是10個(gè)數(shù)量級(jí)以上的動(dòng)態(tài)變化范圍使得對(duì)核功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)非常困難。因此，RPN系統(tǒng)配備了性能各異且測(cè)量范圍不同的探測(cè)器，形成了3種不同量程的測(cè)量通道，即源量程通道、中間量程通道以及功率量程通道。

探測(cè)器對(duì)平均中子通量的密度和分布進(jìn)行快速和連續(xù)監(jiān)測(cè)，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)堆核功率及其分布情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，另一方面還可將探測(cè)器輸出的脈沖或電流信號(hào)（代表中子通量水平）經(jīng)相應(yīng)的量程通道（由探測(cè)器、調(diào)理單元和處理單元構(gòu)成）轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號(hào)，再對(duì)該數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行軟件處理（計(jì)算、比較等），最后將處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為所需的輸出信號(hào)，完成控制、報(bào)警以及保護(hù)等功能。

圖1 RPN系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig.1 RPN System composition

1 測(cè)試對(duì)象

1.1 系統(tǒng)功能介紹

RPN系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在安全和運(yùn)行兩方面：

1）安全功能

是指當(dāng)RPN系統(tǒng)的兩個(gè)指標(biāo)：中子注量率和中子注量率變化率出現(xiàn)異常時(shí)向反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)（RPR）提供多個(gè)緊急停堆信號(hào)和允許信號(hào)。

① 當(dāng)RPN系統(tǒng)的兩個(gè)指標(biāo)都高時(shí)，向RPR系統(tǒng)發(fā)出停堆信號(hào)。

② 當(dāng)只有一個(gè)指標(biāo)高時(shí)（即中子注量率），向反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)（RPR）發(fā)出控制棒閉鎖以及允許信號(hào)。

2）運(yùn)行功能

是指主控室以信號(hào)的方式向下級(jí)單元傳送信息：

① 將代表反應(yīng)堆當(dāng)前狀態(tài)（裝料、啟動(dòng)、功率提升和停堆等）的信號(hào)傳輸給操作員，以便操作員隨時(shí)掌握反應(yīng)堆的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

② 將代表中子計(jì)數(shù)率的音響信號(hào)傳送到反應(yīng)堆廠房、主控室和就地機(jī)柜處，提醒相關(guān)工作人員注意堆芯中子注量率的變化情況。

RPN系統(tǒng)在反應(yīng)堆連續(xù)啟動(dòng)運(yùn)行或功率提升過程中設(shè)置了一系列的停堆、允許、閉鎖信號(hào)，如表1所示。

1.2 RPN系統(tǒng)機(jī)柜介紹

本專用測(cè)試設(shè)備主要在核電站大修期間應(yīng)用于RPN系統(tǒng)中RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜的測(cè)試。

RPN機(jī)柜包含5個(gè)機(jī)柜，其中RPN 001 AR～RPN 004 AR 4個(gè)機(jī)柜為保護(hù)柜，完成RPN系統(tǒng)的保護(hù)功能。

4個(gè)機(jī)柜總共占用了8個(gè)保護(hù)通道，其中RPN 001 AR和RPN 002 AR使用的通道相同，1個(gè)源量程通道，1個(gè)中間量程通道以及1個(gè)功率量程通道；RPN 003 AR和 RPN 004 AR只使用了1個(gè)功率量程通道。

表1 信號(hào)表Table 1 Signal table

RPN 005 AR機(jī)柜為控制柜，主要功能為音頻監(jiān)聽和控制信號(hào)處理，完成RPN系統(tǒng)的運(yùn)行功能。

MTE機(jī)柜是一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)，在其上面可以進(jìn)行多種相關(guān)試驗(yàn)?？梢詫?duì)板卡內(nèi)部參數(shù)（靈敏度值（discri）、正高壓（+HV）、負(fù)高壓（-HV））進(jìn)行設(shè)定、讀取及調(diào)整等。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜的測(cè)試是RPN系統(tǒng)大修期間必須進(jìn)行的工作。RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜的測(cè)試結(jié)果是反映其性能狀態(tài)的重要數(shù)據(jù)。只有掌握了RPN系統(tǒng)的性能狀態(tài)，才能對(duì)反應(yīng)堆的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。所以該專用測(cè)試設(shè)備必須滿足以下設(shè)計(jì)要求：

1）選用與核電站RPN系統(tǒng)中RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜相匹配的接口，并在接口附近加有標(biāo)識(shí)，避免連接錯(cuò)誤。

2）電纜、測(cè)試端子、同軸端子等性能均滿足測(cè)試相關(guān)試驗(yàn)等級(jí)要求，適應(yīng)核電廠應(yīng)用環(huán)境。

3）為針對(duì)RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜多接口，多測(cè)點(diǎn)的測(cè)試，專用測(cè)試設(shè)備必須輕便，便于多次移動(dòng)；電纜長(zhǎng)度不少于2m，便于與機(jī)柜接頭連接。

2.2 主體設(shè)計(jì)

1）根據(jù)RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜上的接口連接器是否相同，將該專用測(cè)試設(shè)備分為3類：

① RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜上的接口連接器相同，設(shè)計(jì)測(cè)試設(shè)備為輸出一條電纜；測(cè)試端子只有一組，如圖2所示。

圖2 增加的BNC連接器Fig.2 Added BNC connector

② RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜上的接口連接器不相同，設(shè)計(jì)測(cè)試設(shè)備為輸出兩條電纜；測(cè)試端子同樣分為兩組，如圖3所示。

③ 不與RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜上的接口相連，用于測(cè)試其機(jī)柜內(nèi)同軸電纜，無電纜線輸出。

2）根據(jù)測(cè)試信號(hào)中是否含有射頻信號(hào)，在面板上增加BNC連接器，專門用來讀取和輸送射頻信號(hào)，避免產(chǎn)生信號(hào)干擾，如圖2所示。

3）根據(jù)絕緣性能的要求來選擇不同材質(zhì)的結(jié)構(gòu)框架。

3 結(jié)束語(yǔ)

在陽(yáng)江核電站大修期間使用本專用測(cè)試設(shè)備對(duì)堆外核功率測(cè)量系統(tǒng)（RPN）進(jìn)行功能、性能的全面測(cè)試，可以大大簡(jiǎn)化測(cè)試過程，縮短測(cè)試時(shí)間，提高維護(hù)和檢修的效率，確保檢修后的RPN系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 RPN機(jī)柜和MTE機(jī)柜上的接口連接器Fig.3 Interface connectors on RPN cabinets and MTE cabinets