[堆芯,三代,核电机组]某型“三代”核电机组与M310机组堆芯测量系统

1、某型“三代”核电机组与H310机组堆芯测量系统摘要文章从总体上介绍了 “二代+”商用核电站M310机组及某型“三代”核电机组堆 芯测量系统。描述了堆芯测量系统的中子通量测量、温度测量、水位测量三大主要功能，介 绍了系统内主设备的原理及性能参数。从堆型特点、系统布置、功能、主设备等方面对两种 堆型进行了对比。简单介绍了裂变室中子探测器和自给能中子探测器的原理。关键词堆芯测量“三代”核电机组SPND探测器中子通量Analysis of In-core Neutron-temperature Measurement Systembetween M310 and One Advanced NPPXIA

2、O Bo, HUANG Xianxuan, LEI Long(Fujian Fuqing Nuclear Power Company Fuqing Fujian 350318)Abstract Describe the function and equipments of the In-core neutrontemperaturemeasurement system used in different reactor type such as M310 and one advanced NPP. Tellthe main functions of RII (RIC) system neutr

3、on flux measure, coolant temperature measuretcoolant level of primary loop measure and analyze the main equipment which is used forin-core neutron flux measurement in NPP, like U-fission chamber and self-powered neutrondetector Key words In-core neutron-temperature measurement system; advanced NPP ;

4、 SPNDdetector; Neutron flux1堆芯测量系统的功能及组成堆芯测疑系统是反应堆重要核测系统之一，担负着反应堆在启堆至计划停堆整个换料周 期内的堆芯中子注量率、堆芯温度及反应堆水位的监测，通过监测以达到：验证堆芯装料的 正确性、绘制堆芯中子注量图、燃耗的验证、监视堆芯温度、计算堆芯过冷裕度等作用。M310堆型的堆芯测量系统从软硬件及功能上可以分为两部分，苴一为中子通量及水位测 量部分，另一个为堆芯温度测量部分。中子通疑测量通路由驱动机构、组选择器、路选择器、电动阀、球阀、密封组件、手动 隔离阀、导向管、指套管和相应的电缆、处理机柜组成。通过选择器的切换，可形成50个测 量通

5、路C导向管焊接在压力容器底部，为指套管进入堆芯提供导向和支撑。指套管由密封组 件处伸入堆芯，贯穿整个燃料组件活性区，为中子注屋率探测器提供导向和支撑。水位测量 部分，仅为测量变送器预留引压口，位置如图1所示。温度测疑部分由40个热电偶及相应的延长线、 监测处理机柜构成。38个热电偶位于堆 芯上栅格板，2个位于上封头，设备分为A、B两列，相互隔离。某型“三代”核电机组（以下简称“三代”）堆芯测量系统的功能与前者基本相同，除中 子通量及温度测量外，还承担水位监测功能。从结构组成及布置上讲，“三代”核电机组堆芯测量系统与前者差距较大，集成度更高。 功能的实现依靠两列共48根探测器组件及相应的电缆、处

6、理机柜来实现。在探测器组件中， 有44根仅集成了热点偶和中子探测器，另外4集成了水位探测器。在反应堆运行期间，在线 对上述三种参数进行监测。2结构布宜及功能实现2. 1 M310机组堆芯中子通量及温度测量M310机组采用移动式通量测量结构，压力容器底部开口，探测器从堆底进入堆芯进行测 量。即在需要测量时，通过机械结构将探测器从堆底经过机械密封结构推入堆芯，完成测量 后将探测器抽出，送入保存通道。在绘制中子注疑率图时，通过控制柜RIC001AR的指令，驱动电机驱动探测器（涂铀微裂 变电离室）从存储通道抽出至组选择器入口，再通过组选择器、路选择器、电动阀、球阀、 进入指泄测疑通道（50个通道中的一

7、个）的指套管，在指套管的导向下进入堆芯对应区域的 设圧点B ,然后反向抽岀，再抽岀的过程中探测器工作，通过驱动电缆将所测中子通量信号 送岀。如图1所示。图1中子通疑测屋示意图水位测疑的主体不任RIC系统,仅由RIC系统向水位测量压力变送器提供引压接口。位 置如图1所示。图2选择器间连接关系芯温度的测量通过40支伸入压力容器电偶来实现。40支热电偶分为A、B两列，每列20支，苴中19支位于堆芯上栅格板上，列一支在堆芯上封头。热电偶通过热电偶导管进入堆内 构件指泄位置。热电偶导管10支热电偶管汇入一根热电偶柱，热电偶柱经过与阴法兰的密封 结构，穿出压力容器顶盖，为导管提供支持，并完成一回路压力边界

8、的密封。2.2“三代”核电机组堆芯中子通量及温度测量“三代”核电机组采用固左式堆芯测量布宜，与俄罗斯WER技术、美国AP1000技术类 似，与欧洲三代技术EPR1 750的固泄式部分相似(EPR采用固定式和鼓球式相结合的测疑方 法)。反应堆堆底不再开孔，所有需伸入堆芯的仪表仅通过压力容器顶盖上的开孔来实现，从 而提髙了压力容器的完整性，提髙整体安全性。如前所述，整个系统由多个探测器组件、多个中子通量处理机柜、中子通量控制柜、多 个堆芯温度处理机柜及相应的电缆、SU.记录仪及相应的BUP仪表组成。基本示意图如图3所示。探测器组件中有部分为通量及温度探测组件，部分为水位探测器组件。水位探测器还集

9、成了反应堆上封头温度测量的功能。每根温度探测器内有7个自给能探测器(SPND)和一个K型热电偶。 通过置于堆内的SPND和热电偶、相应的电缆、信号处理柜及控制柜实现对堆芯中子通量分布的实时监测及三维通 量图的绘制。水位探测器组件上装有水位探测器，分为AB两列苣于堆内。水位探测器集成了温度探 测的功能，提供上封头温度信息。水位探测器采用热传导式水位探测器(热电偶+加热器)。 利用水汽传热性能的显著差异，通过比较加热热电偶与未加热热电偶测量的温差判定测点是 否被冷却剂淹没。图3某型“三代”核电机组堆芯测虽:基本原理图3主要设备及参数3.1中子通量探测器+ + + 2. 43 +“三代”核电机组中子

10、通量探测器使用链自给能探测器，其结构如图所示，由收集级、 链幺幺、绝缘、电缆、补偿导线、信号线、端头、密封部件组成。图4链自给能探测器示意图其工作原理如下：链丝中与中子分别通过两种方式发生辐射俘获(，)反应，分别生成和， 发生衰变和衰变，生成稳泄核素，发生衰变，生成稳左核素，衰变产生的粒子穿过绝缘层被 收集级收集，产生信号电流，衰变产生的电流是探测器电流的主要成分。+ - + + (7. 7%)+ - - + (92. 3%)3.2温度探测器4结论描述了M310机组及某型“三代”核电机组堆芯测量系统中子通量、堆芯冷却剂温度、堆 芯水位测量的方法，实现相关功能的设备工作原理，特性参数。对比发现，两种堆型的堆型 测虽:系统无论从功能实现、系统布置还是主要设备都存在着较大差异，机组建成后的运行、 维护工作差异大，相关人员须提前培养准备。参考文献1 SPECIFICATION OF TH