福清核電反應堆象限功率傾斜比測量方法

熊興華

摘 要：福清核電反應堆象限功率傾斜比表征了反應堆徑向功率的偏離，目前福清核電LSS系統只有象限功率傾斜度，未直接給出象限功率傾斜比，且在反應堆功率量程測量儀表故障情況下，LSS不能給出象限功率傾斜。在福清核電日常運行工作中，需要使用象限功率傾斜比這一參數。因此，本文從象限功率傾斜比的定義出發，通過LSS現有參數和堆芯熱電偶的溫度參數給出一種象限功率傾斜比測量方法，可很好地指導運行人員工作。

關鍵詞：象限功率傾斜比測量方法;堆芯熱電偶;徑向功率偏離

中圖分類號：TL362.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）07-0047-02

Abstract： Quadrant power tilt ratio of Fuqing nuclear power reactor characterizes the deviation of radial power. At present， only quadrant power tilt is given in Fuqing nuclear power LSS system， and quadrant power tilt ratio is not given directly. In the case of reactor power range measurement instrument failure， LSS can not give quadrant power tilt. Quadrant power tilt ratio is needed in the daily operation of Fuqing Nuclear Power Plant. Therefore， based on the definition of quadrant power tilting ratio， this paper gave a method of quadrant power tilting ratio measurement through the existing parameters of LSS and temperature parameters of core thermocouple， which can guide the operation of operators

Keywords： quadrant power tilt ratio measurement method;core thermocouple;radial power deviation

1 福清核電象限功率傾斜比測量現狀

象限功率傾斜是一種現象，它根據反應堆的4個功率探測器每6段的功率放大器測得的輸出信號計算獲得。福清核電LOCAL監測系統（LSS）上顯示以下三種象限功率傾斜，以表征堆芯象限功率傾斜[1]。

最大象限功率傾斜（DPAZmax）：

[DPAZmax=MaxKPk-MinKP（k）] ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

其中：[P（k）]是功率探測器K的已校準的輸出電流。

相對象限功率傾斜（DPAZR）：

[DPAZ=DPAZmax、Pr] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

其中：[Pr]是相對的熱功率。

通道K的象限功率傾斜（[DPAZk]）：

[DPAZk=Pk-PAVG] ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

“象限功率傾斜比”是根據RPN通道測量確定的一個無量綱值，它表示來自每個功率象限的放大器的“整定電流”信號，把下列兩種之比的最大值定義為象限功率傾斜比。

①上部功率室測得最大整定電流和上部四象限的平均整定電流之比。

②下部功率室測得最大整定電流和下部四象限的平均整定電流之比。

福清核電目前最大象限功率傾斜、相對象限功率傾斜和通道象限功率傾斜可在LSS系統進行實時監測，但對于目前主控操縱員日常使用的象限功率傾斜比卻不能直接監測。因此，本文從象限功率傾斜比的定義出發，通過LSS現有參數和堆芯熱電偶的溫度參數給出一種象限功率傾斜比測量方法，可很好地指導操縱員工作。

2 利用LOCAL監測系統參加進行象限功率傾斜比計算

福清核電LOCAL監測系統主要用于監視堆芯的運行狀態，計算堆芯的LOCAL裕度和功率分布，輔助操作員進行反應堆的控制。該系統利用核儀表系統（RPN）功率量程通道的數據，通過專用的物理計算模型計算堆內的中子通量分布，重構反應堆堆芯的功率分布，并向操作員提供實時的堆芯運行狀態圖形、系統計算反應堆的安全裕度，使反應堆在正常運行時留有足夠的裕量，防止反應堆在發生失水事故時導致堆芯熔化。

通過象限功率傾斜比的定義可知，其為四個功率象限最大功率與四個象限平均功率的比值，可利用LOCAL監測系統中參數進行兩種近似計算。

①計算方法為取四個通道傾斜比DPaznk中最大值與平均核功率Pr相加，再除以平均核功率Pr，即象限功率傾斜比近似計算公式為：[MaxDPznk+Pr、Pr]。該近似方法計算出的象限功率傾斜比表征了反應堆四個象限功率偏差，但不能體現每個象限中上部功率測量室與下部功率測量室功率偏差。同時，在功率測量儀表故障時也不能進行象限功率傾斜比測量。

②計算方法為取六個節傾斜度DPazj中最大值與平均平均核功率Pr，即象限功率傾斜比近似計算公式為：[MaxPk、Pr]。該近似方法計算出的象限功率傾斜比表征了反應堆四個象限功率偏差，但不能體現每個象限中上部功率測量室與下部功率測量室功率偏差。同時，在功率測量儀表故障時也不能進行象限功率傾斜比測量。

3 通過堆芯熱電偶進行象限功率傾斜比的測量

福清核電堆芯溫度測量是通過40個熱電偶實現的，其中38個布置在燃料組件上方，另外2個布置在反應堆壓力容器上封頭腔室內。熱電偶為K型熱電偶，有鉻鎳合金-鋁鎳合金熱電偶，包殼用不銹鋼，并用氧化鋁作絕緣材料。熱電偶經壓力容器頂蓋管座貫穿到反應堆壓力容器內，并延伸到堆內構件的上堆芯板，在壓力容器內，熱電偶沿著導管按規定的路線走向，導管牢固地固定在上部堆內構件上。熱電偶的熱接點伸出上支承端塞，分布在事先設計的燃料組件流量出口處。40個熱電偶在堆芯的布置，利用堆芯熱電偶進行象限功率傾斜比測量時劃分為四個象限，通過利用四個象限的溫度值進行反應堆功率傾斜比計算[2]。

利用堆芯熱電偶溫度計顯示的溫度參數進行反應堆功率傾斜比計算的基本原理是功率與溫度在反應堆功率溫度下有線性的正比關系。當反應堆功率測量儀表不可用時，可利用堆芯熱電偶溫度進行計算。雖然該計算為近似計算，但也能滿足日常的運行要求。

具體的計算為：將RIC熱電偶出口溫度分為四個象限，每個象限各值包含10～12個溫度計。采用熱電偶出口溫度的平均值作計算，并采用在零功率時RIC溫差作為計算的系統誤差修正。

福清核電目前已利用Excel制作出通過熱電偶進行象限功率傾斜比計算的模板，可在模板中直接輸入相應象限堆芯熱電偶溫度，自動計算出堆芯象限功率傾斜比。同時該模板已在福清1號機組上通過堆芯熱電偶溫度的實際值對算法進行了驗證，可在功率穩定時使用。

4 福清核電象限功率傾斜比測量方法的應用

福清核電在出現核功率測量RPN相關儀表可用情況下，需要監測堆芯象限功率傾斜比，當堆芯象限功率傾斜比大于1.02時需要記錄福清運行技術規范相關I0，執行I0條款，以保護堆芯不產生局部功率峰，導致燃料包殼損壞。本文第2章節給出了兩種計算象限功率傾斜比的方法，滿足了日常運行需求。

出現核功率測量RPN相關儀表不可用時，根據技術規范需記錄RPN1、RPN3、RPN4以及RPN5等I0，這些I0條款要求當機組通過熱電偶進行象限功率傾斜比的測量或者通過熱電偶確認象限功率傾斜比。本文第3章節給出了利用反應堆堆芯熱電偶計算象限功率傾斜算法并開發了計算模板，滿足運行計算需求。

5 結論

從福清核電反應堆象限功率傾斜比的定義、內涵出發，利用LOCAL監測系統參數開發出兩種在堆芯功率測量儀表正常時象限功率傾斜比的計算方法。通過對堆芯熱電偶的溫度參數進行象限劃分，開發處在堆芯功率測量儀表異常時象限功率傾斜比計算方法。經過實踐驗證，本文中象限功率傾斜比測量方法，可很好地指導堆芯操縱員日常工作。

參考文獻：

[1]福建福清核電有限公司.福建福清1、2號機組LOCAL監測系統軟件需求規格說明書C版[Z].中科華技術研究院有限公司，2012.

[2]福建福清核電有限公司.福建福清核電廠1、2號機組運行技術規范D版[Z].中國核電工程有限公司，2018.