前言

 

华龙一号是我国自主研发的三代压水堆核电技术。作为华龙一号的重要系统，其功能是连续监测反应堆功率和功率水平的变化和功率分布。该系统具有记录高达200%核功率的超功率偏离能力。堆内功率是通过测量反应堆压力容器外的中子注射率来计算的。仪表测量值可为操作员在堆芯装载、停止、启动和功率运行过程中提供反应堆状态信息。此外，该系统还参与保护。当中子注射率高、中子注射率变化时，如果超过相应的固定值，将执行安全停止功能。

 

堆外检测系统屏蔽要求高，外部信号干扰明显，电流信号接近皮肤级，整个信号路径需要特别注意保护，由于探测器安装位置的特殊性，靠近反应堆压力容器，辐射强度高，全年高温环境，岛设备紧凑，各种系统状态和设备启停变化容易产生电磁干扰，在设备安装调试过程中需要特别注意预防，采取必要措施减少干扰影响。

 

2堆外核测系统介绍

 

2.1测量原理

 

华龙1号堆外检测系统的基本原理是通过测量反应堆压力容器外产生的中子计数率和电流来指示堆内中子的注射率和功率。一般来说，堆外检测探测器主要有三种类型：正比计数管、裂变室和电离室，其中正比计数管分为涂硼正比计数管和BF3正比计数管。其工作原理相似，入射中子与10B发生核反应：

 

可以理解为硼吸收中子后产生能量锂离子和α粒子，由于高能带电粒子电离探测器中的气体，形成脉冲计数，得到一定数值的中子计数，与堆内中子注量率成正比。

 

电离室一般为圆柱形，其工作原理与正比计数管基本相似。硼吸收中子产生的带点粒子与电离室内气体产生电离，形成电流脉冲。如果中子注射率足够高，电离室两端的电极会因高压而形成电流。信号放大调节后，可获得正比核功率的电流值，一般在10-11A到10-3A之间。此外，由于γ射线也会产生电离，因此需要补偿来消除误差，一般使用两个同轴圆柱形电离室，一个电离室涂硼，一个不涂硼。硼涂层电离室的收集电流包括中子和γ射线的共同贡献，而不涂硼电离室只收集电流γ射线贡献，两者相减即得到中子贡献电离电流，去除γ射线引入测量误差。裂变电离室未应用于华龙1号堆外检测系统，主要利用中子与UO2的裂变反应产物的电离效应进行中子测量，这里不再详细描述。

 

2.2系统结构

 

华龙一号堆外检测系统分为源量程、中间量程和功率量程三个独立的量程通道，其中源量程在停堆和初始启动过程中提供冗余中子注射率信号，源量程探测器覆盖10-1~2×105n·cm-2·s-1注射率范围，对应10-9%~10-3%FP(满功率)量程；中间量程覆盖从2×102~2.7×1010n·cm-2·s-热中子注射率范围1，对应FP量程10-6%~100%；功率量程可覆盖从5%到500%的功率量程×102~1.9×109n·cm-2·s-1的热中子注射率范围对应10-6%~200%FP范围。所有仪器的范围都有重叠部分，可以从启堆到全功率运行进行连续功率监测，可以提供运行过程中所需的超功率反应堆停堆保护。

 

根据测量原理，源量程探测器是一种带集成电缆的硼衬基比计数管。每个探测器使用集成同轴电缆与仪表井上方的连接板连接，电缆采用高抗干扰屏蔽。电缆不仅将高压电源从柜端传输到探测器，还将脉冲信号从探测器传输到处理设备；中间量程探测器为硼衬基补偿电离室。探测器由三根集成同轴电缆连接到安装在仪表井上方的连接板上，分别传输高压、补偿电压和探测器电流信号；功率范围由六个中子敏感段分隔。探测器由七根集成同轴电缆连接到安装在仪表井顶部的连接板上，分别传输探测器的六段电流信号和高压信号。下图是堆芯周围每个量程探测器的布置图，每个量程包括四个冗余和独立的通道。

 

2.3系统功能

 

RNI系统与许多系统都有接口，反应堆停堆信号在反应堆保护系统中产生（RRP）逻辑处理；中间量程和功率量程产生的功率信号被发送到棒控棒位系统（RPC）逻辑处理，棒位杆速度控制；功率量程通道的平均功率信号和轴向功率偏差信号参与堆芯功率分布计算。

 

RNI产生一定数量的模拟和逻辑信号，发送到DCS侧进行测量显示和状态报警，为操作员的操作提供重要指示。