核電M310機(jī)組功率分布文件拼接的應(yīng)用

摘要：為確定堆芯內(nèi)部功率分布，M310機(jī)組采用了堆內(nèi)核儀表系統(tǒng)（RIC），使探測(cè)器進(jìn)入堆內(nèi)50個(gè)通道，獲取堆內(nèi)各位置中子通量密度。利用50個(gè)通道獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件處理得到整個(gè)堆芯157個(gè)組件功率分布，但由于各種原因?qū)е聠蝹€(gè)功率分布文件中通道數(shù)據(jù)量不足時(shí)，將增加堆芯功率分布測(cè)量誤差。通過(guò)分析功率分布文件的構(gòu)成，將相同狀態(tài)下不同功率分布文件進(jìn)行拼接，增加了測(cè)量通道數(shù)量，進(jìn)而增加了堆芯功率分布的準(zhǔn)確性，減少功率分布試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：M310;功率分布文件;拼接

1 前言

堆芯功率分布測(cè)量試驗(yàn)是壓水堆核電廠重要的物理試驗(yàn)之一，在反應(yīng)堆調(diào)試啟動(dòng)和換料后啟動(dòng)的各個(gè)功率平臺(tái)以及日常運(yùn)行期間定期執(zhí)行。通過(guò)堆芯功率分布測(cè)量試驗(yàn)可判斷堆芯各項(xiàng)參數(shù)是否正常，堆芯是否安全。

福清核電1-4號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆157組燃料組件中有50組組件為中子通量測(cè)量掃描通道。堆芯功率分布測(cè)量試驗(yàn)使用RIC系統(tǒng)5個(gè)微型裂變室探測(cè)器按照RIC計(jì)算機(jī)內(nèi)部預(yù)先設(shè)定的掃描順序?qū)Χ研静贾玫臏y(cè)量通道進(jìn)行掃描。探測(cè)器上升階段進(jìn)行粗測(cè)量，初步確定測(cè)量量程;探測(cè)器抽回過(guò)程用上升階段確定的量程每8mm采集1次注量率測(cè)量數(shù)據(jù)，直到探測(cè)器降至堆芯底部。探測(cè)器采集的測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合DCS傳輸?shù)男盘?hào)形成RIC測(cè)量數(shù)據(jù)文件，通過(guò)光盤(pán)從RIC計(jì)算機(jī)導(dǎo)出。

RIC測(cè)量數(shù)據(jù)文件是堆芯功率分布的原始文件，正常進(jìn)行全堆中子通量測(cè)量時(shí)，共進(jìn)行50個(gè)通道的中子通量掃描，當(dāng)全堆的掃描通道數(shù)量不足時(shí)，功率分布的準(zhǔn)確性將降低。實(shí)際執(zhí)行堆芯功率分布測(cè)量時(shí)，由于通道、探頭卡塞或其他原因?qū)е聠蝹€(gè)RIC測(cè)量文件測(cè)量通道數(shù)不足，但有其他RIC測(cè)量文件且RIC無(wú)法再次完成全堆芯中子通量測(cè)量時(shí)，可采用兩個(gè)或多個(gè)RIC文件相結(jié)合的手段來(lái)進(jìn)行功率分布處理，防止定期試驗(yàn)超期造成機(jī)組退防。

1.1 M310機(jī)組功率分布試驗(yàn)簡(jiǎn)介

M310機(jī)組反應(yīng)堆正常運(yùn)行期間的日常監(jiān)督管理中，每30EFPD或延伸燃耗運(yùn)行期間60天進(jìn)行一次堆芯功率分布測(cè)量，用于檢查堆芯功率分布狀態(tài)與理論設(shè)計(jì)的一致性，檢查和驗(yàn)證堆芯安全性。利用堆內(nèi)給定位置上中子注量率的測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)合反應(yīng)堆其他工況數(shù)據(jù)，利用RIC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行計(jì)算，得到堆芯三維的功率分布。

作為安全相關(guān)系統(tǒng)定期試驗(yàn)，運(yùn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定堆功率大于50%Pn，無(wú)法在“30個(gè)等效滿功率天”完成一次通量圖測(cè)量的允許限期內(nèi)完成通量圖測(cè)量要求在24小時(shí)內(nèi)降功率至低于50%Pn的功率水平，并調(diào)整高中子注量率自動(dòng)停堆保護(hù)定值為55%Pn。堆芯通量測(cè)量系統(tǒng)（指套管部分）中有40%以上通道不可用，則認(rèn)為堆芯通量測(cè)量系統(tǒng)是不可用的，因此通常要求RIC通量圖中至少有30個(gè)通道數(shù)據(jù)，實(shí)際執(zhí)行試驗(yàn)時(shí)當(dāng)RIC通量圖中少于40個(gè)通道數(shù)據(jù)，需要聯(lián)系設(shè)計(jì)單位給出新的不確定因子，而該因子的計(jì)算無(wú)法確認(rèn)獲取的時(shí)間，因此通常的RIC測(cè)量的要求是不少于40個(gè)通道數(shù)據(jù)。在遇到測(cè)量過(guò)程中RIC系統(tǒng)故障時(shí)，文件生成了多個(gè)且不具備再次試驗(yàn)條件時(shí)，必須要將多個(gè)文件拼接，以滿足40個(gè)通道數(shù)據(jù)的要求。

通道在堆芯的布置圖參見(jiàn)下圖1。

1.2 M310機(jī)組功率分布試驗(yàn)通道掃描順序

M310機(jī)組全堆芯中子通量圖測(cè)量序列通常采用循環(huán)校準(zhǔn)，其相關(guān)信息如下表所示。RIC文件的構(gòu)成順序也是按pass的通道順序進(jìn)行寫(xiě)入。

2 功率分布測(cè)量文件的構(gòu)成

功率分布試驗(yàn)過(guò)程中RIC機(jī)柜和DCS通訊數(shù)據(jù)以及RIC系統(tǒng)本身的測(cè)量數(shù)據(jù)共同構(gòu)成了RIC測(cè)量文件。RIC測(cè)量數(shù)據(jù)文件分為5個(gè)區(qū)域，分別是區(qū)域A、區(qū)域B、區(qū)域C、區(qū)域D和區(qū)域E。其分別對(duì)應(yīng)不同的測(cè)量數(shù)據(jù)，RIC測(cè)量文件的合并和編輯修改，就是對(duì)照修改的。

2.1 區(qū)域A

RIC文件中區(qū)域A主要保存運(yùn)行狀態(tài)信息，由RIC系統(tǒng)操作人員通過(guò)RIC計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)操作，對(duì)測(cè)量條件作出注釋。通常包括如下信息：通量圖號(hào)、循環(huán)、燃耗、硼濃度、功率水平以及控制棒棒位等信息。這個(gè)區(qū)域的長(zhǎng)度是固定的，有51個(gè)特征行，以字母或數(shù)字格式儲(chǔ)存。

2.2 區(qū)域B

RIC文件中區(qū)域B保存了每個(gè)通道每次測(cè)量的取值數(shù)與掃描順序。這個(gè)區(qū)域的長(zhǎng)度是固定的，從52到57特征行。區(qū)域的第一個(gè)特征行為每次測(cè)量的點(diǎn)值數(shù)512，接下來(lái)的數(shù)據(jù)表征通道掃描順序。RIC文件合并時(shí)，根據(jù)需要對(duì)測(cè)量的通道進(jìn)行修改。

2.3 區(qū)域C

RIC文件中區(qū)域C保存了在每個(gè)PASS測(cè)量期間從DCS系統(tǒng)通訊的常規(guī)特性參數(shù)。區(qū)域B包含多少PASS掃描順序，則區(qū)域C有相應(yīng)數(shù)目的DCS常規(guī)特性參數(shù)。每段包含30個(gè)特征行，具體的參數(shù)為：熱電偶溫度、環(huán)路入口溫度、環(huán)路出口溫度、反應(yīng)堆冷卻劑壓力、熱功率、給水流率、給水溫度、蒸汽壓力、堆外電離室電流、核功率、硼濃度、棒位等。該參數(shù)修改不影響功率分布處理結(jié)果，因此僅需保持與PASS數(shù)目一致。

2.4 區(qū)域D

RIC文件中區(qū)域D保存了每個(gè)掃描通道每間隔8mm的通量測(cè)量值。每個(gè)通道的數(shù)據(jù)包含74個(gè)特征行。與區(qū)域B中通道掃描順序一一對(duì)應(yīng)，RIC合并時(shí)需根據(jù)區(qū)域B通道進(jìn)行修改。

2.5 區(qū)域E

RIC文件中區(qū)域E保存了每個(gè)掃描通道每間隔64mm（8個(gè)8mm的平均值）的通量測(cè)量值，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)包含10個(gè)特征行。與區(qū)域B中通道掃描順序一一對(duì)應(yīng)，RIC合并時(shí)需根據(jù)區(qū)域B通道進(jìn)行修改。

3 RIC文件拼接實(shí)施

某次功率分布試驗(yàn)在進(jìn)行第一次測(cè)量時(shí)由于系統(tǒng)故障，僅測(cè)量了29個(gè)通道，后續(xù)重新執(zhí)行，由于RIC系統(tǒng)主選故障，導(dǎo)致只能進(jìn)行39個(gè)通道的測(cè)量，且由于同一區(qū)域內(nèi)無(wú)法測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與理論偏差較大。以本次功率分布測(cè)量為例進(jìn)行RIC文件拼接。

拼接前，選定一個(gè)母本作為被修改文件，以第一次測(cè)量數(shù)據(jù)作為母本（文件A）。另一個(gè)作為待合并文件（文件B）。其實(shí)施過(guò)程如下：

3.1 文件A中區(qū)域A：

對(duì)照表3該部分輸入無(wú)需修改。

3.2 文件A中區(qū)域B：

查看對(duì)比母本區(qū)域B中已測(cè)量的通道及待拼接文件的通道。

文件A測(cè)量通道：

文件B測(cè)量通道：

文件A和B拼接后測(cè)量通道數(shù)為45個(gè)：

文件A修改后區(qū)域B的數(shù)據(jù)為

00520512 11 21 31 41 01 01 11 21 31 41 02 12 22 32 42 03 13 23 33 43 04 14 24 34

005344 05 15 25 35 45 00 16 26 36 46 00 17 27 37 47 00 18 28 38 48 00 19 29 39

005449 00 20 30 40 50 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

3.3 文件A中區(qū)域C：

對(duì)于區(qū)域C參數(shù)修改不影響功率分布處理結(jié)果，因此僅需保持與PASS數(shù)目一致。根據(jù)需要在文件A中區(qū)域C結(jié)束后，新增待合并文件的PASS7-10對(duì)應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)即可。

3.4 文件A中區(qū)域D：

根據(jù)與區(qū)域B中通道掃描順序一一對(duì)應(yīng)原則，將文件B中的區(qū)域D文件測(cè)量數(shù)據(jù)補(bǔ)充到母本中即可。

3.5 文件A中區(qū)域E：

根據(jù)與區(qū)域B中通道掃描順序一一對(duì)應(yīng)原則，將文件B中的區(qū)域E文件測(cè)量數(shù)據(jù)補(bǔ)充到母本中即可。

4 RIC文件合并前后結(jié)果分析

分別對(duì)母本，待合并文件，和合并后文件進(jìn)行功率分布測(cè)量處理，對(duì)功率分布測(cè)量結(jié)果比較如下表：

對(duì)比3個(gè)文件可以看出，文件A的功率分布處理結(jié)果最好，文件B的功率分布處理結(jié)果最差，拼接后的文件功率分布介于兩者之間接近母本結(jié)果。對(duì)于三者進(jìn)行分析：

文件A由于測(cè)量數(shù)據(jù)量較少（25個(gè)通道），不滿足規(guī)范要求最少30個(gè)的要求，認(rèn)為其不可用，雖然其功率分布結(jié)果最好但其可信度較差，誤差較大。

文件B雖然滿足規(guī)范大于30個(gè)的要求，但由于堆芯某一區(qū)域無(wú)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致其功率分布結(jié)果最差，可信度及誤差也較大。

合并后文件測(cè)量數(shù)據(jù)量最多（45個(gè)通道），且包含了文件A和文件B中的測(cè)量數(shù)據(jù)，因此其可信度較為接近全堆功率分布。

5 結(jié)論

通過(guò)進(jìn)行RIC數(shù)據(jù)合并，并對(duì)合并前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析可以得出如下結(jié)論：

1）可以通過(guò)RIC合并來(lái)進(jìn)行功率分布數(shù)據(jù)處理;

2）利用RIC文件合并某種程度上可以提高功率分布的準(zhǔn)確性;

3）當(dāng)堆芯某一區(qū)域集中無(wú)測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，該區(qū)域的測(cè)量結(jié)果較差;

4）利用RIC文件合并某種程度上可以防止定期試驗(yàn)超期造成機(jī)組退防具有重要意義，有利于核電站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李振振（1990—），男，安徽太和人，本科，工程師，從事反應(yīng)堆物理工作