淺談核電站核儀表系統摘要：本文闡述了核電站核儀表系統的組成、功能、原理。關鍵詞：核儀表系統探測器中子注量率量程通道信號核儀表系統使用安裝在反應堆壓力容器外的一系列探測器，通過對中子注量率的測量，聯系地監測反應堆功率，功率水平和功率分布的變化，為操作員提供反應堆裝料、停堆、啟堆和功率運行等狀態下堆芯中子注量率和功率信息。該系統具有記錄高達200%滿功率的超功率偏離的能力。核儀表系統同時也要向保護系統（RPR）提供緊急停堆信號和允許信號。還向棒控系統（EGL）提供功率信號和閉鎖信號，向松脫部件和振動監測系統（KIR）提供中子噪聲信號。系統描述核儀表系統由中子探測器、測量儀表柜和顯示設備等組成。系統要求能測出反應堆從中子源水平到200%滿功率的中子注量率。由于功率變化達十個數量級，以此把整個測量范圍分為源量程、中間量程和功率量程三個區段來完成。分別采用不同的探測器和測量電路，三個量程要有一定范圍的重疊，這可以保證整個測量范圍功率水平測量的連續性、讀數互相校核、信號互相連鎖。核儀表系統由8個通道組成，2個源量程，2個中間量程和4個功率量程。反應堆周圍有8個沿對角線反向布置的儀表孔道。核儀表系統探測器占據其中的6個孔道，其余2個作為備用。見圖（1）圖（2）2個源區段和2個中間區段探測器安裝在堆芯截面水平線上的2個孔道中，每一孔道安裝一個源區段和一個中間區段探測器。4個功率區段探測器安裝在位于堆芯截面非水平的對角線上的4個孔道中。中子注量率的測量原理圖（3）中子注量率的測量取決于它的數值大小。在注量率數值很低時，用脈沖計數的方法，而在注量率數值較大時，采用電流測量的方法。在這兩種情況下，都應該能消除γ寄生輻射對測量所產生的份額。（1） 在注量率很低時，采用正比計數器。這種正比計數器根據脈沖的幅度設置一個甄別閾值，把γ射線產生的脈沖分開。這個方法用于測量源量程的中子注量率。圖（1）核儀表探測器位置573573堆芯底部1/4堆芯中平面堆芯頂部1/436581953600補償電離室正比計數管3444172180組件1753長電離室組件（單位：mm）圖（2）探測器軸向布置電離氣體電離氣體涂硼室+-高壓電源電離室電極IR脈沖t脈沖電源（低注量率）αγt1α+1γ1γ電流幅度1α測得電流（平均注量率）姓圖演（望3掘）舌亮斃中子探測原理煤（亮2住）抬拒在注量率較高圈時，測量平均矩電流，這個平瞎均電流答是遼α巖射線泳和膽γ商射線所產生的熊電離電流之和疊。美形如銜果職γ極射線所產生的石電流相對估于露α茄射線所產生的刷電流不可忽略事，就采蛇用幫γ鞠射線補償電離線室捎。張γ功射線補償電離氣室由兩個電離竊室組成，其中同一個電離室同雁時苗對鳴γ冷和州α泥兩種射線都靈凡敏，而另一個里電離室僅僅只普對途γ艷射線靈敏。采康用有關的電子芬線路可以使這關兩個電離室所規得到的兩個電啄流相減。這個嗚方法用于測量很中間量程的中秘子注量率。具如季果映γ嚷射線所產生的填電流是可以忽駛略的，就只用附一個電離室。扁它的輸出電流黑就霧是測α棉粒子所產生的縮電流。這個方工法用于測量功笨率量程的中子船注量率。匙測量的中子注揭量率信號送悶到甩4宣個安全級機柜織，在機柜中進擊行處理和顯示圾，并向其它相疲關的機柜傳送逐必要的信號。醉這部分與安全松相關，因此設密備的設計、布呆置滿足保護系倆統安全準則的歡要求，各冗余志通道在實體和五電氣線路上隔輝離。設備按好照鼠1夸E蔬級進行質量鑒毒定，并能進行換定期試驗。卸儀表柜為插件凍式結構，各種協功能的電子線垮路分放在自身愛的插件內。進RP丹N艦的控制由位于見控制機柜中的真控制計算機完停成。通過微機邀實現系統和操賺作者之間的人閥機界面以及同者其它系統的接根口。可以選擇著顯示內部參數喊、顯示設定值保、計算來自四謹個象限的平均臟功率、執行功蓬率高選功能等陜。筆反應堆功率分癥布監測功能由葛位于控制機柜鹿中懼的宴RPD繩M伸監測計算機實駐現。可以執行衣繪制功率偏差朱與相對功率關咽系圖，對堆芯答狀況作出評價演等功能。既可瀉以在控制機柜歇上進行操作，扯也可以遠程在寒主控制室進行腎控制。竊同時來自四個賭保護機柜的中勾子噪聲信號送擺到控制機柜的喬中子噪聲輸出割板，供噪聲分騙析用。且上述所有機柜麻基于數字化技常術。機柜之間僑的數據交換通艷過系統內部網勉絡進行。巷同時系統具有險維護和試驗用迎計算機。它可型以在維修時顯敬示系統內部參杠數并用做自動恐試驗裝置。女下面簡介各個代通道的測量原菊理和設備：先1絨)旅源量程設備瞧由兩個獨立的芹通道組成，每位個通道包括維：雙媽—個—育鏈一個探測器價—霞—陽和一個支架繭—穴—吩參一個安裝在儀碰表井中的連接可板紡—鋸—剃推連接探測器與旺電子設備的電揮纜舒—頸—賺湯一個用于信號報處理和隔離的咸機箱蜓源量程探測器民是帶有一體化農電纜的硼襯基摔正比計數管。竄它的可電離氣住體是氬。它的株靈敏度大約是嘩8A加/n/cm荒2真?想s佩，其測量范圍古是直10滿-1昏到槍2×10噸5棋n/cm剪2濾.初s怨。擋高壓電源大約嘆為擾900莫V叛，見模圖舍(4杜)爬。II放大器甄別器計數轉為直流電流試驗模塊硼涂層氬氣CPNB44正比計數管H.T脈沖甄別閥tt脈沖I(α)對數放大器計數乘c/sLog(coups/s)I周期計模擬量輸出邏輯量輸出指示記錄報警保護（RPR）聚圖闖(叼4茂)位蘿掏源量程測量通退道灶信號處理部分孕由信號調理和姥信號處理組成符。局信號調理部分冤的功能主要有驅：宴—罷—混頃向探測器提供蒙高壓電源碎—晝—巖鳥脈沖放大，濾關波，幅度甄別拖以消除伽馬射碧線，脈沖整形愿；魄—目—促豈通過對部件自魂身產生的邏輯綿狀態的檢測，煤從而實現以下玩事件的自檢：辣低壓電源通斷繳，高壓和甄別寺閾監測，板卡擔在機箱里的連酬接狀況，裝置隸試驗等等。敗產生的整形脈資沖、代表高壓閣和甄別閾的數限字信號以及自鉛身邏輯狀態信滋號將傳送到信亦號處理部分進憶行處理。信號目處理部分耗以術CP獎U耀為中一心，主效要完成以下功陣能：排—銅—鐮晉計算計數討率顧(貸1-10外6爐)C·S果-1僑、倍增時改間顫(-30束s攝，選+攏∞洋，額+3s伙)食；怨—咳—探知將計數率同閾逼值比較，當超蹈過閾值時，產宋生相應的保護橋或控制邏輯信興號；態—珍—綠躺通閉道據I利產生的代表計測數率的信號，陪經隔離后送往沸輔助控制通道勇；預—遠—桶址通過自檢檢測士系統的運行狀爐態；洪—疏—追呈可通過外接計捷算機對參數進蝴行修改；驗—荷—揀推管理網絡的信膊息傳送。寄所有模擬信號向通過隔離后輸掃出到主控制室灑或應急停堆盤屋指示或記錄。稍CP裙U睡產生的邏輯輸捷出信號通過繼膝電器板輸出到漁相關的控制系響統。盈2儲)光中間量程設備潑：污由兩個通道組畝成，每個通道制包括：司—董—頓和一個探測器圈—勺—盯與一個探測器支泳架須—讓—漫緣一個安裝在探淘測器孔道上的錯連接板疤—消—產紋三根由探測器材到電子儀表的怕連接電纜鏈—逆—毫覽一個儀表機箱曾探測器是硼襯睬基補償電離室發。絞信號處理部分默由信號調理和太信號處理組成忠。撫信號調理部分厭的功能主要有法：狡—延—籠建為探測器提供擱高壓和補償高田壓電源；曠—根—餡疊將來自補償電匙離室產生的電殿流信號轉換為井可被處理單元漆接收的信號，兄以完成電流測止量的計算和處盼理；酒—波—存初監測運行狀態妖，提供以下事吩件的自檢：低榆壓電源通斷，溪高壓監測，板祥卡在機箱里的途連接狀況，裝污置試驗等等。稅電流轉換是由站自動換量程放隸大器完成的，煤七個量程覆蓋鎖了八個數量級指的中子注量率闖。產生的電流辟信號被送到信授號處理部分。破信號處理部分烘以珍CP公U此為中心，主要豐完成以下功能桌：依—貓—赴脂獲取經調理和鍬轉換部分產生企的代表所測補運償電離室電流棵的數字信號；壺—謀—交非計算倍增時舒間包(-30支s該，圣+聞∞墳，縱+3s殘)朝；俱—罰—似燒將電流值同閾聯值比較，當超付過閾值時，觸罰發繼電器輸出鋤供保護和控制務用的信號；膛—叫—閥悅產生表示電流抄的信號，送往面主控制室；畫—襪—銹色通過自檢，監吳測自身的運行天狀況是否良好鋼；蹲—冰—梯式可通過外接計羽算機對參數進索行修改；愧—點—叨芹管理網絡的信仆息傳送。舉所有模擬信號項通過隔離后輸幟出到主控制室司或應急停堆盤壽指示或記錄。與CP隔U絮產生的邏輯輸補出信號通過繼撫電器板輸出到叮相關的控制系被統。林3殊)賴功率量程：寸由禮4跑個通道組成，秩每個通道包括雙：拋—績—摘撤一個探測器朵—盼—目薯一個探測器支間架規—舒—婆征一個安裝在儀備表井上方的連拴接板令—熱—咳倉七根探測器至蚊電子儀器的連贊接電纜斷—秋—季柴一個儀表機箱蘭探測器是六段亂硼襯基非補償陣電離室。參信號處理部分始由信號調理和腐信號處理組成裙。啟功率量程通道騰信號調理部分耍的功能主要有辨：升—特—索載為探測器提供偉高壓電源當；肯澆—青—珠咸將來自非補償忠電離室產生的狀六段電流信號仍轉換為可被處何理單元接收的戰信號，以完成標電流測量的計攝算和處理；棄—刻—僻弓監測運行狀態來，提供以下事臟件的自檢：低膨壓電源通斷，笛探測器六段連叨接的狀態，板思卡在機箱里的余連接狀況，六突段信號試驗，齒探測器高低量璃程選擇等等。角—手—瘋怠高注量率水平賤探測器測得的臂六段電流信號慕正比于中子注醬量率，通常將柏這六個信號分般為對應于堆芯夫上、下部分的裹兩組。邊信號處理部分概以盼CP咳U裝為中心，主要拒完成以下功能演：犧—攜—古袖獲取經調理和央轉換部分產生宿的代表所測非覺補償電離室六盈段電流的數字揮信號；奴—膨—甘香獲取代表主泵憤轉速變化和一蜓回路平均溫度糕變化的信號；憲—鄭—陵才計算探測器上庸三段電流的平亂均值；吸—巡—芳無計算探測器下暑三段電流的平弦均值；脾—敞—宣肝加入兩個可調兔參領數醉(Ku緩p則和超K10團)剛來計算平均功盾率；障—梨—許臨加入一個可調悼參捎數務(箭儀纖)神來計算軸向功推率偏蛋差敘AcI所)辦：些—蜻—欄塘用傳遞函數來獵計算延遲后的深功率，延遲時厭間可調；尋—霞—盤吼計算微分延遲矛功閱率掏(DDP切)渴，它代表了功柱率變化率：掠—宣—閱殊用主泵轉速變今化和一回路平夸均溫度變化來稼校靈準廢DD獲P炕。只有當功率池高工于推1臥0水％磁F份P刺時緣才采用該校準壇；灘—魔—欲屑將蜻DD累P粱同兩個設定值茄作比較；混—使—雨體將平均功率同怒閾值比較，當樣超過閾值時，質輸出供保護和唯控制用的信號四；庸—查—旨脅產生的功率水唯平信號送往輔扯助控制通道；術—胖—悉康通過自檢，監珍測自身的運行置狀況是否良好聰；聰—嗓—勉墊可通過外接計歸算機對參數進悔行修改；賣—紡—郵堅管理網絡的信皺息傳送。顫所有模擬信號五通過隔離后輸虹出到主控制室模或應急停堆盤棒指示或記錄。端CP徑U忌產生的邏輯輸琴出信號通過繼倘電器板輸出到什相關的控制系裙統。烏另還有探測器子第變2島和驟5豆段的中子噪聲仍隔離信號送往續控制機柜，探全測器上三段之跪和及下三段之狠和信號送往反則應性計。4)控制機柜凈主要包括：控糊制計算機實現待控制功能粘，京RPD所M今計算機完成功至率分布檢測功即能。飽控制功能主要兇是：淘—它—夢顧通過控制計算籌機的界面友好蠅的用戶程序，每顯示內部參數突、設定值等；擺—脫—降濾對從源量程來股的超定值脈沖扔信號進行分頻者、放大，以提及供在主控室和收反應堆廠房內愚的源量程計數棋率的音響指示工。有三個揚聲嚷器良；早庫揭。部—優—慨嘉執行功率高選莖功能：將來刑自寧4渾個功率量程通怕道的功率水平遺信號進行比較云，選出最大的把一個信號提供宵給棒速控制系喊統；舌—攪—男燒計算來自四個兆象限的平均功訴率；北—踢—妨碌接收來自保護秩通道的各種信征息，并送往主月控室和應急控嫂制室顯示。與功率分布監測辨功能：薯通過功率分布假監測計算機完錘成，采用實時少或延時屏幕顯踐示表征堆芯運車行特性的一定盡數量的曲線和焰數