方家山核电厂堆外通量测量电离室刻度试验数据处理分析

周忠政

【摘 要】堆外通量测量电离室刻度试验是方家山核电厂定期物理实验之一，该试验利用KME热功率测量和堆内中子通量图测量的结果进行RPN系数刻度，使RPN系统能够准确地反映出反应堆的实际功率水平和堆内轴向功率偏差的情况。方家山使用ETALONG程序对该试验数据进行处理获得KU、KL、α系數，由于该软件为封闭式，无法获得其内部计算方法，本论文利用堆内外校刻的原理对75%FP试验数据进行处理，并与软件处理结果进行对比，以验证该方法的可用性。

【关键词】堆外通量测量电离室刻度；RPN系数；ETALONG；对比

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 试验原理

堆外核测系统（RPN）有4个功率量程通道，4个功率量程探测器分布在反应堆压力容器外部，如图1所示。每个功率量程通道是由6节独立的中子灵敏、硼衬基无补偿电离室组成的，当堆内中子到达堆外探测器的电离室，每节产生一个电流信号I'i（i=1～6），这些电流经过选择分流器S被转换成电压信号Vi（i=1～6），见公式（1），其中KS为“电流-电压”转化系数；

（1）

然后这6节电压信号分别被：①放大增益5/3后送到RPN控制计算机和LSS计算机；②经过平均放大器KV以提供等效的上部（VU）和下部（VL）节信号。其中，①送往DCS的六节电压信号会经过“电压-电流”转换元件KV-I转换为电流信号Ii（i=1～6），见公式（2）：

（2）

其中，

（3）

对Ii取上部、下部电流平均值分别为IH、IB，

（4）

（5）

在方家山核电厂RPN系统中，计算每个功率量程通道的核功率Pr（k），△I（k），（k=1～4）：

（6）

（7）

其中G为“电流-功率”转换系数，%FP/A；KH、KL、α为校刻系数，无量纲；K为调整日常功率显示的功率调整系数。因为调试初G值已经设定好，K在每次校刻后设为1，所以要得到准确的Pr和△I值，需要定期刻度新的KH、KB、α系数。

校刻新的刻度系数需要执行《堆外测量电离室刻度试验》，方家山RIC系统负责执行堆内功率分布测量，通过可移动探测器在堆内移动测得堆内的中子通量分布。功率分布获得的LA1FM***.RIC数据文件被Cedric软件解码及初步处理得到文件CEDFM***.OUT和CEDFM***.BIN，在CEDFM***.OUT中可以看到试验期间四个RPN功率量程堆外探测器的六节电离室电流值Vi（单位V），同时在LSS计算机上也可以读到试验期间的Vi值，即①中提到的信号。我们可以利用每个功率分布测量时功率量程的六节电离室电流值Vi来计算校刻系数。

2 75%FP校刻试验的KH、KB、α计算

使用方家山某次升功率阶段75%FP平台《堆外通量测量电离室刻度试验》的RIC系统测量数据来进行KH、KB、α系数计算。

首先将各个通量图源数据中的六节电离室电流值Vi进行汇总，如表1所示。

由式（2）、（3）可得：endprint

（8）

根据方家山核电厂RPN出厂设定I=2×10，所以将表1数据转化为电流值Ii（单位A），见表2：

因为四个功率量程计算方法一致，所以取PRC1进行计算举例。通过功率量程测量能够得到堆内真实轴向功率偏移AOin，而KME热平衡系统可以计算得到试验期间的热功率水平PKME，根据研究表明堆外轴向功率偏移AOex与堆内AOin成正比关系，如下所示：

（9）

由AOex定义：

（10）

所以IH、IB与AOin均为线性关系。我们先对表2数据进行汇总处理，如下表3。

对上、下部电流和IH、IB进行归一化处理，如公式（11）（12）：

（11）

（12）

根据公式（10）（11）（12）得到校准前AOex，上下部归一化电流值I、I，见表4：

可以得到AOex-AOin的关系，见公式（13）及图2：

（13）

作I、I-AOin的关系，见公式（14）（15）及图3：

（14）

（15）

由式（14）、（15），如果AOin=0，堆芯功率归一化为100%FP，那么堆内上下部功率相等，我们可以得到归一化后的电流与功率的转化因子：

（16）

（17）

对式（14）（15）两边分别除以各式的截距，如下：

（18）

（19）

（18）减去（19），可得：

（20）

（21）

由（7）（16）（17）可得：

（22）

（23）

令AOex=AOin，可得：

（24）

所以根据式（16）（17）（24），

（25）

表4中的上下部归一化电流值分别与（25）中的系数相乘，可以得到上下部归一化的功率值，见表5：

3 结果分析

ETALONG软件处理得到的PRC1校刻系数如下所示：

（26）

根据（25）（26）可得P-P和AO-AO如下表6所示：

4 结论

由表6PRC1数据结果比较可得，本文中使用相同的输入信号来进行计算，校刻结果满足驗收标准。与ETALONG处理数据相比，本文中所用方法，随着轴向功率偏差的震荡（即图234～240），P-P呈收敛趋势，而ETALONG的处理结果中，P-P并未收敛，可见本方法具有其优势性。本文方法处理数据后，AO-AO的最大偏差为0.114%FP，而ETALONG处理结果AO-AO的最大偏差为0.150%FP，相差不大。

使用相同的方法处理功率量程PRC2、PRC3、PRC4，得到的试验结论相同。

【参考文献】

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

[2]堆外核测仪表校正试验，秦山核电厂1号机组试验细则，Rev.Ⅵ.2.

[3]福清核电厂RPN功率量程计算参数的设定.

[4]压水堆核动力电厂反应堆物理实验方法.

[责任编辑：田吉捷]endprint