核电站堆外中子噪声信号异常探析

罗婷 胡建荣 杨泰波 简捷 冯晋涛

【摘 要】压水堆核电站堆内构件振动监测系统（Vibration monitoring system， VMS）通过分析堆外中子噪声信号，实现堆内构件振动情况的监测。在对中子噪声信号进行分析时，发现中子噪声信号出现了严重削波和电平异常问题。建议对信号通道进行排查检修，彻底解决中子噪声信号异常问题，为核电站的安全可靠运行提供保障。

【关键词】中子噪声信号；信号削波；电平异常；堆外核测系统

中图分类号： F426.23 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）01-0141-002

【Abstract】Through the analysis of ex-core neutron noise signal by Vibration monitoring system， the monitoring of vibration condition of the reactor internals was realized. The serious signal clipping and abnormal level problems was found in the analysis of neutron noise signal. To completely solve the problems of neutron noise signal and provide guarantee for safe and reliable operation of nuclear power plant， the signal channel is recommended for troubleshooting and maintenance.

【Key words】Neutron noise signal；Signal clipping；Abnormal level；Ex-core nuclear test system

0 前言

压水堆核电站均配备有堆内构件振动监测系统（Vibration Monitoring System， VMS），该系统对堆外中子噪声信号进行分析，实现堆内构件振动情况的监测。堆内构件振动监测系统采集的中子噪声信号是来源于堆外核测系统8个中子探测器的信号。本文在对中子噪声信号进行分析来了解堆内构件振动情况的过程中，发现了堆外中子噪声信号出现了严重削波和电平异常的问题。

中子噪声信号削波和电平异常问题直接影响了堆内构件振动监测与分析，影响堆内构件振动情况的准确性判断，对核反应堆的安全运行不能提供可靠的保障。

本文发现堆外中子噪声信号的几点问题，建议对信号通道进行排查检修，解决中子噪声信号异常问题，为核电站的安全可靠运行提供保障。

1 核电站堆内构件振动监测系统中子噪声信号

VMS系统采集的中子噪声信号来源于堆外核测系统的8个中子探测器，其安装布置如图1所示。NB1、NB3、NB2、NB4通道信号为探测器第2段的中子噪声信号，径向间隔90o；NH1、NH3、NH2、NH4通道信号为堆外中子探测器第5段的中子噪声信号，径向间隔90o。VMS系统设计技术规格书中规定了监测信号的动态范围为-5V～5V。

2 中子噪声信号削波问题

对国内多个M310核电机组堆外中子噪声信号分析时，发现数十个核电机组VMS系统采集的中子噪声信号均出现了严重的削波现象。图2～图4为某核电机组中子噪声信号波形图，其中图2为燃料循环初期中子噪声信号波形图，图3为燃料循环末期中子噪声信号波形图，图4为该机组反应堆大修后中子噪声信号波形图。

从图2可知，反应堆运行初期中子噪声信号在VMS系统监测动态范围内呈现连续平滑的曲线，认为中子噪声信号是有效的。随着反应堆运行时间的增加，信号出现削波现象，到反应堆运行末期，削波越来越明显，从图3可以看出，信号在2V左右出现了严重的削波现象。在VMS系统监测动态范围内出现了削波，说明来自堆外核测系统的中子噪声信号已经失真，排除了VMS系统故障造成的信号削波。但从图4中可以看出，反应堆大修后，VMS采集的中子噪声信号削波现象消失。

图5为其他核电机组反应堆燃料循环末期中子噪声信号波形图，从图中可以看出，该机组中子噪声信号未出现明显削波现象，信号幅度在动态监测范围内较图3大的多。图3中子噪声信号失真严重，完全影响了堆内构件振动分析的准确度。

中子噪声信号削波可能是由于堆外核测系统信号放大倍数设置的过高或其它原因造成的。建议对堆外核测系统信号通道进行排查检修，调整系统信号放大倍数，解决信号削波问题。

3 中子噪声信号通道电平异常

对某核电机组中子噪声信号进行分析时发现NB3通道中子噪声信号动态范围约为-50V～50V，幅度較其他通道大10倍左右。NB3通道中子噪声信号波形如图6所示。

将VMS系统NB3通道与NB4通道信号电缆进行对调，其它设置不变，发现NB3通道信号恢复正常，NB4通道信号振幅变大。由此可排除VMS系统本身故障造成NB3信号幅度异常。

从VMS系统软件主界面上观察到NB3通道信号电平值为0.113V，其他通道信号电平值为2V左右。由此可判断来自堆外核测系统NB3通道的中子噪声信号电平发生了异常，造成该通道信号幅度变大。图7为VMS系统主界面，从图中可以看出NB3通道信号电平值较小。

中子噪声信号电平异常问题已在3个核电机组中出现，建议对堆外核测系统信号通道进行检修，解决电平异常问题。

4 结论

（1）在对中子噪声信号进行分析来了解堆内构件振动情况时，发现数十个核电机组堆外中子噪声信号出现了严重的削波现象，建议对信号通道进行排查检修，并调整系统信号放大倍数，彻底解决信号削波问题；

（2）对中子噪声信号分析中，发现堆外核测系统中子噪声信号电平异常，建议对异常通道进行检修，解决电平异常问题；

（3）VMS系统可以发现堆外中子噪声信号异常的问题，为堆外核测系统检修方向提供了可靠有效依据。

【参考文献】

[1]刘才学，郑武元，汪成元，等.基于中子噪声分析技术的核电站振动监测系统研制[J].核动力工程，2009，30（6）：91-94.

[2]刘才学，魏东，房成春，等.中子噪声在核反应堆吊篮振动监测中的应用研究[J].核动力工程，2006，27（1）：30-33.

[3]杨泰波，刘才学，罗婷，等.基于中子噪声分析的某核电厂堆芯吊篮梁型振动特征研究[J].核科学与工程，2017，37（01）：42-47.