阳江核电站RPN系统专用测试设备设计研发

石梦飞，杨晓奇，周 亮

（1.阳江核电有限公司，广东 阳江 529941；2.中广核研究院 北京分院，北京 100086）

核电站堆外核功率测量系统（RPN）是保证反应堆安全必不可少的重要系统之一。它是由安装在堆芯周围的探测器、控制柜、仪表柜、可视化参数修改终端（VDU）、自动测试器（TESTER）以及外围设备组成，如图1所示。

RPN系统使用堆外探测器对反应堆的核功率进行测量和监视，但是10个数量级以上的动态变化范围使得对核功率进行监测非常困难。因此，RPN系统配备了性能各异且测量范围不同的探测器，形成了3种不同量程的测量通道，即源量程通道、中间量程通道以及功率量程通道。

探测器对平均中子通量的密度和分布进行快速和连续监测，一方面可以实现对反应堆核功率及其分布情况的实时监测，另一方面还可将探测器输出的脉冲或电流信号（代表中子通量水平）经相应的量程通道（由探测器、调理单元和处理单元构成）转化为数字量信号，再对该数字量信号进行软件处理（计算、比较等），最后将处理结果转化为所需的输出信号，完成控制、报警以及保护等功能。

图1 RPN系统构成图Fig.1 RPN System composition

1 测试对象

1.1 系统功能介绍

RPN系统的功能主要体现在安全和运行两方面：

1）安全功能

是指当RPN系统的两个指标：中子注量率和中子注量率变化率出现异常时向反应堆保护系统（RPR）提供多个紧急停堆信号和允许信号。

① 当RPN系统的两个指标都高时，向RPR系统发出停堆信号。

② 当只有一个指标高时（即中子注量率），向反应堆保护系统（RPR）发出控制棒闭锁以及允许信号。

2）运行功能

是指主控室以信号的方式向下级单元传送信息：

① 将代表反应堆当前状态（装料、启动、功率提升和停堆等）的信号传输给操作员，以便操作员随时掌握反应堆的实时状态。

② 将代表中子计数率的音响信号传送到反应堆厂房、主控室和就地机柜处，提醒相关工作人员注意堆芯中子注量率的变化情况。

RPN系统在反应堆连续启动运行或功率提升过程中设置了一系列的停堆、允许、闭锁信号，如表1所示。

1.2 RPN系统机柜介绍

本专用测试设备主要在核电站大修期间应用于RPN系统中RPN机柜和MTE机柜的测试。

RPN机柜包含5个机柜，其中RPN 001 AR～RPN 004 AR 4个机柜为保护柜，完成RPN系统的保护功能。

4个机柜总共占用了8个保护通道，其中RPN 001 AR和RPN 002 AR使用的通道相同，1个源量程通道，1个中间量程通道以及1个功率量程通道；RPN 003 AR和 RPN 004 AR只使用了1个功率量程通道。

表1 信号表Table 1 Signal table

RPN 005 AR机柜为控制柜，主要功能为音频监听和控制信号处理，完成RPN系统的运行功能。

MTE机柜是一个试验平台，在其上面可以进行多种相关试验。可以对板卡内部参数（灵敏度值（discri）、正高压（+HV）、负高压（-HV））进行设定、读取及调整等。

2 总体设计

2.1 设计要求

RPN机柜和MTE机柜的测试是RPN系统大修期间必须进行的工作。RPN机柜和MTE机柜的测试结果是反映其性能状态的重要数据。只有掌握了RPN系统的性能状态，才能对反应堆的安全稳定运行提供保障。所以该专用测试设备必须满足以下设计要求：

1）选用与核电站RPN系统中RPN机柜和MTE机柜相匹配的接口，并在接口附近加有标识，避免连接错误。

2）电缆、测试端子、同轴端子等性能均满足测试相关试验等级要求，适应核电厂应用环境。

3）为针对RPN机柜和MTE机柜多接口，多测点的测试，专用测试设备必须轻便，便于多次移动；电缆长度不少于2m，便于与机柜接头连接。

2.2 主体设计

1）根据RPN机柜和MTE机柜上的接口连接器是否相同，将该专用测试设备分为3类：

① RPN机柜和MTE机柜上的接口连接器相同，设计测试设备为输出一条电缆；测试端子只有一组，如图2所示。

图2 增加的BNC连接器Fig.2 Added BNC connector

② RPN机柜和MTE机柜上的接口连接器不相同，设计测试设备为输出两条电缆；测试端子同样分为两组，如图3所示。

③ 不与RPN机柜和MTE机柜上的接口相连，用于测试其机柜内同轴电缆，无电缆线输出。

2）根据测试信号中是否含有射频信号，在面板上增加BNC连接器，专门用来读取和输送射频信号，避免产生信号干扰，如图2所示。

3）根据绝缘性能的要求来选择不同材质的结构框架。

3 结束语

在阳江核电站大修期间使用本专用测试设备对堆外核功率测量系统（RPN）进行功能、性能的全面测试，可以大大简化测试过程，缩短测试时间，提高维护和检修的效率，确保检修后的RPN系统可以安全稳定运行。

图3 RPN机柜和MTE机柜上的接口连接器Fig.3 Interface connectors on RPN cabinets and MTE cabinets