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数字仪表堆外核测量技术在第三代AP1000核电站中的应用


龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 数字仪表堆外核测量技术在第三代 AP1000 核电站中的应用 作者:薛莉炯 来源:《数字技术与应用》2012 年第 12 期 摘要:堆外核测量系统是核电站重要的核安全级系统,该系统的正常运行为核电站的安全 提供了重要的保障。本文着重介绍核测量技术在世界上最先进的第三代 AP1000 核电站的应 用。 关键词:堆外核测量 测量技术 第三代 AP1000 核电站 应用 中图分类号:TH81 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)12-0085-02 1、核测量的意义 核反应堆是通过核裂变过程产生热量,所以通常借助于观察与核裂变过程相联系的“辐射” 来测量核反应堆的中子通量密度(功率)水平。在发生每一次裂变时,都产生带能量的裂变碎 片、中子、光子以及其他粒子,这些辐射的数量和组成正比于裂变的数量,这些辐射的发生率 正比于裂变率,因而正比于核反应堆的功率。因此,反应堆的功率应该通过探测瞬发裂变的辐 射来测量。反应堆功率的测量技术就是基于探测中子、α 射线和 γ 射线的技术。 反应堆功率测量公式为 P=471.58ψm(MW),反应堆建成装料后核燃料的质量 m(g)是 一定的,由上公式可知,只要测得中子通量密度 ψ(neutron/(cm2· s)),就可以得到反应堆 功率 P(MW)。 2、核侧仪表系统的功能 2.1 一般功能 核测仪表系统的功能是连续监测反应堆功率、功率水平的变化和功率分布。为了实现这一 目的,核测仪表系统使用反应堆容器四周的一系列探测器测量反应堆中子注量率。 2.2 安全功能 堆外核测仪表系统作为反应堆保护系统的一部分,其安全功能是向反应堆保护系统提供中 子注量率信号,在高中子注量率和高变化率的情况下,触发反应堆停堆。 3、核测仪表系统介绍 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 3.1 系统概况 核仪表系统属于核电厂保护和监测系统的一个子系统,为核安全相关设备。由四个相同且 独立的设备序列组成,四个序列互为冗余,当其中一个序列出现故障时,另外三个序列可以执 行相关逻辑的安全功能,因此大大提高了系统的安全性能。 3.2 系统探测器描述 从完全停堆状态到满功率期间,采用源量程、中间量程和功率量程三种中子探测器来监测 中子注量率。这三种量程的探测器种类和数量如下: (1)源量程——4 个 BF3 比例计数器探测器;(2)中间/宽量程——4 个裂变室探测器; (3)功率量程——4 个非补偿电离室探测器。 探测器和仪表都是经过选择的,使源量程的上部测量范围和中间量程通道的下部测量范围 之间相重叠。仪表的功率量程覆盖整个仪表量程大约 2 个量级,这是一个线性量程,并与中间 量程的上部测量范围重叠。核探测器被安装在反应堆压力容器周围混凝土屏蔽层内的仪表通道 内。 堆外核测仪表系统由三种类型的探测器组成,分别为:源量程探测器、中间量程探测器、 功率量程探测器。下面将重点介绍这三种探测器的工作原理。 第一、源量程探测器:量程探测器测量反应堆停堆和反应堆启动的物理试验阶段的中子通 量密度。测量的反应堆功率功率为 10-9%满功率到 10-5%满功率。 源量程探测器包括含硼正比计数管与三氟化硼(BF3)正比计数管两类,第三代核电 AP1000 采用三氟化硼(BF3)正比计数管,下面介绍一下此类探测器的基本原理: BF3 正比计数管最普通的结构是圆柱形状。中心阳极细丝用钨丝做成,通过玻璃或陶瓷与 外壳绝缘。圆柱形外壳有金属和玻璃两种,若是金属兼作阴极。

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