方家山核電廠堆外通量測量電離室刻度試驗數據處理分析

周忠政

【摘 要】堆外通量測量電離室刻度試驗是方家山核電廠定期物理實驗之一，該試驗利用KME熱功率測量和堆內中子通量圖測量的結果進行RPN系數刻度，使RPN系統能夠準確地反映出反應堆的實際功率水平和堆內軸向功率偏差的情況。方家山使用ETALONG程序對該試驗數據進行處理獲得KU、KL、α系數，由于該軟件為封閉式，無法獲得其內部計算方法，本論文利用堆內外校刻的原理對75%FP試驗數據進行處理，并與軟件處理結果進行對比，以驗證該方法的可用性。

【關鍵詞】堆外通量測量電離室刻度；RPN系數；ETALONG；對比

Data Processing and Analysis for Ex-core Flux Measurement Ionization Chamber Calibation Test of Fangjiashan Nuclear Power Plant

ZHOU Zhong-zheng

（CNNC Nuclear Power Operations Management co.，Ltd，Haiyan Zhejiang 314300，China）

【Abstract】External Flux Measurement Ionization Chamber Calibation Test is one of the Fangjiashan nuclear power plant regular physical experiments，which using the results of KME thermal power measurement and reactor neutron flux pattern measurement to calibrate RPN calibration coefficient，so that RPN system can accurately reflect the reactor actual power level and reactor axial power difference.Fangjiashan use the ETALONG program to obtain KU， KL， alpha coefficient of the test data，because the software is closed， it can not get its internal calculation method.In this paper，the principle of internal and external calibration is used to process the data of 75%FP test，and the results are compared with the software，in order to verify the availability of the method

【Key words】External Flux Measurement Ionization Chamber Calibation Test；RPN calibration coefficient；ETALONG；Compare

1 試驗原理

堆外核測系統（RPN）有4個功率量程通道，4個功率量程探測器分布在反應堆壓力容器外部，如圖1所示。每個功率量程通道是由6節獨立的中子靈敏、硼襯基無補償電離室組成的，當堆內中子到達堆外探測器的電離室，每節產生一個電流信號I'i（i=1～6），這些電流經過選擇分流器S被轉換成電壓信號Vi（i=1～6），見公式（1），其中KS為“電流-電壓”轉化系數；

（1）

然后這6節電壓信號分別被：①放大增益5/3后送到RPN控制計算機和LSS計算機；②經過平均放大器KV以提供等效的上部（VU）和下部（VL）節信號。其中，①送往DCS的六節電壓信號會經過“電壓-電流”轉換元件KV-I轉換為電流信號Ii（i=1～6），見公式（2）：

（2）

其中，

（3）

對Ii取上部、下部電流平均值分別為IH、IB，

（4）

（5）

在方家山核電廠RPN系統中，計算每個功率量程通道的核功率Pr（k），△I（k），（k=1～4）：

（6）

（7）

其中G為“電流-功率”轉換系數，%FP/A；KH、KL、α為校刻系數，無量綱；K為調整日常功率顯示的功率調整系數。因為調試初G值已經設定好，K在每次校刻后設為1，所以要得到準確的Pr和△I值，需要定期刻度新的KH、KB、α系數。

校刻新的刻度系數需要執行《堆外測量電離室刻度試驗》，方家山RIC系統負責執行堆內功率分布測量，通過可移動探測器在堆內移動測得堆內的中子通量分布。功率分布獲得的LA1FM***.RIC數據文件被Cedric軟件解碼及初步處理得到文件CEDFM***.OUT和CEDFM***.BIN，在CEDFM***.OUT中可以看到試驗期間四個RPN功率量程堆外探測器的六節電離室電流值Vi（單位V），同時在LSS計算機上也可以讀到試驗期間的Vi值，即①中提到的信號。我們可以利用每個功率分布測量時功率量程的六節電離室電流值Vi來計算校刻系數。

2 75%FP校刻試驗的KH、KB、α計算

使用方家山某次升功率階段75%FP平臺《堆外通量測量電離室刻度試驗》的RIC系統測量數據來進行KH、KB、α系數計算。

首先將各個通量圖源數據中的六節電離室電流值Vi進行匯總，如表1所示。

由式（2）、（3）可得：endprint

（8）

根據方家山核電廠RPN出廠設定I=2×10，所以將表1數據轉化為電流值Ii（單位A），見表2：

因為四個功率量程計算方法一致，所以取PRC1進行計算舉例。通過功率量程測量能夠得到堆內真實軸向功率偏移AOin，而KME熱平衡系統可以計算得到試驗期間的熱功率水平PKME，根據研究表明堆外軸向功率偏移AOex與堆內AOin成正比關系，如下所示：

（9）

由AOex定義：

（10）

所以IH、IB與AOin均為線性關系。我們先對表2數據進行匯總處理，如下表3。

對上、下部電流和IH、IB進行歸一化處理，如公式（11）（12）：

（11）

（12）

根據公式（10）（11）（12）得到校準前AOex，上下部歸一化電流值I、I，見表4：

可以得到AOex-AOin的關系，見公式（13）及圖2：

（13）

作I、I-AOin的關系，見公式（14）（15）及圖3：

（14）

（15）

由式（14）、（15），如果AOin=0，堆芯功率歸一化為100%FP，那么堆內上下部功率相等，我們可以得到歸一化后的電流與功率的轉化因子：

（16）

（17）

對式（14）（15）兩邊分別除以各式的截距，如下：

（18）

（19）

（18）減去（19），可得：

（20）

（21）

由（7）（16）（17）可得：

（22）

（23）

令AOex=AOin，可得：

（24）

所以根據式（16）（17）（24），

（25）

表4中的上下部歸一化電流值分別與（25）中的系數相乘，可以得到上下部歸一化的功率值，見表5：

3 結果分析

ETALONG軟件處理得到的PRC1校刻系數如下所示：

（26）

根據（25）（26）可得P-P和AO-AO如下表6所示：

4 結論

由表6PRC1數據結果比較可得，本文中使用相同的輸入信號來進行計算，校刻結果滿足驗收標準。與ETALONG處理數據相比，本文中所用方法，隨著軸向功率偏差的震蕩（即圖234～240），P-P呈收斂趨勢，而ETALONG的處理結果中，P-P并未收斂，可見本方法具有其優勢性。本文方法處理數據后，AO-AO的最大偏差為0.114%FP，而ETALONG處理結果AO-AO的最大偏差為0.150%FP，相差不大。

使用相同的方法處理功率量程PRC2、PRC3、PRC4，得到的試驗結論相同。

【參考文獻】

[1]NINGDEPOWERSTATION Unit1&2，RIC FLUX COMPUTER ETALONG REFERENCE MANUAL AND DESCRIPTION NOTICE. Rev A.

[2]堆外核測儀表校正試驗，秦山核電廠1號機組試驗細則，Rev.Ⅵ.2.

[3]福清核電廠RPN功率量程計算參數的設定.

[4]壓水堆核動力電廠反應堆物理實驗方法.

[責任編輯：田吉捷]endprint