福清核电反应堆象限功率倾斜比测量方法

熊兴华

摘 要：福清核电反应堆象限功率倾斜比表征了反应堆径向功率的偏离，目前福清核电LSS系统只有象限功率倾斜度，未直接给出象限功率倾斜比，且在反应堆功率量程测量仪表故障情况下，LSS不能给出象限功率倾斜。在福清核电日常运行工作中，需要使用象限功率倾斜比这一参数。因此，本文从象限功率倾斜比的定义出发，通过LSS现有参数和堆芯热电偶的温度参数给出一种象限功率倾斜比测量方法，可很好地指导运行人员工作。

关键词：象限功率倾斜比测量方法;堆芯热电偶;径向功率偏离

中图分类号：TL362.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）07-0047-02

Abstract： Quadrant power tilt ratio of Fuqing nuclear power reactor characterizes the deviation of radial power. At present， only quadrant power tilt is given in Fuqing nuclear power LSS system， and quadrant power tilt ratio is not given directly. In the case of reactor power range measurement instrument failure， LSS can not give quadrant power tilt. Quadrant power tilt ratio is needed in the daily operation of Fuqing Nuclear Power Plant. Therefore， based on the definition of quadrant power tilting ratio， this paper gave a method of quadrant power tilting ratio measurement through the existing parameters of LSS and temperature parameters of core thermocouple， which can guide the operation of operators

Keywords： quadrant power tilt ratio measurement method;core thermocouple;radial power deviation

1 福清核电象限功率倾斜比测量现状

象限功率倾斜是一种现象，它根据反应堆的4个功率探测器每6段的功率放大器测得的输出信号计算获得。福清核电LOCAL监测系统（LSS）上显示以下三种象限功率倾斜，以表征堆芯象限功率倾斜[1]。

最大象限功率倾斜（DPAZmax）：

[DPAZmax=MaxKPk-MinKP（k）]                  （1）

其中：[P（k）]是功率探測器K的已校准的输出电流。

相对象限功率倾斜（DPAZR）：

[DPAZ=DPAZmax、Pr]                       （2）

其中：[Pr]是相对的热功率。

通道K的象限功率倾斜（[DPAZk]）：

[DPAZk=Pk-PAVG]                （3）

“象限功率倾斜比”是根据RPN通道测量确定的一个无量纲值，它表示来自每个功率象限的放大器的“整定电流”信号，把下列两种之比的最大值定义为象限功率倾斜比。

①上部功率室测得最大整定电流和上部四象限的平均整定电流之比。

②下部功率室测得最大整定电流和下部四象限的平均整定电流之比。

福清核电目前最大象限功率倾斜、相对象限功率倾斜和通道象限功率倾斜可在LSS系统进行实时监测，但对于目前主控操纵员日常使用的象限功率倾斜比却不能直接监测。因此，本文从象限功率倾斜比的定义出发，通过LSS现有参数和堆芯热电偶的温度参数给出一种象限功率倾斜比测量方法，可很好地指导操纵员工作。

2 利用LOCAL监测系统参加进行象限功率倾斜比计算

福清核电LOCAL监测系统主要用于监视堆芯的运行状态，计算堆芯的LOCAL裕度和功率分布，辅助操作员进行反应堆的控制。该系统利用核仪表系统（RPN）功率量程通道的数据，通过专用的物理计算模型计算堆内的中子通量分布，重构反应堆堆芯的功率分布，并向操作员提供实时的堆芯运行状态图形、系统计算反应堆的安全裕度，使反应堆在正常运行时留有足够的裕量，防止反应堆在发生失水事故时导致堆芯熔化。

通过象限功率倾斜比的定义可知，其为四个功率象限最大功率与四个象限平均功率的比值，可利用LOCAL监测系统中参数进行两种近似计算。

①计算方法为取四个通道倾斜比DPaznk中最大值与平均核功率Pr相加，再除以平均核功率Pr，即象限功率倾斜比近似计算公式为：[MaxDPznk+Pr、Pr]。该近似方法计算出的象限功率倾斜比表征了反应堆四个象限功率偏差，但不能体现每个象限中上部功率测量室与下部功率测量室功率偏差。同时，在功率测量仪表故障时也不能进行象限功率倾斜比测量。

②计算方法为取六个节倾斜度DPazj中最大值与平均平均核功率Pr，即象限功率倾斜比近似计算公式为：[MaxPk、Pr]。该近似方法计算出的象限功率倾斜比表征了反应堆四个象限功率偏差，但不能体现每个象限中上部功率测量室与下部功率测量室功率偏差。同时，在功率测量仪表故障时也不能进行象限功率倾斜比测量。

3 通过堆芯热电偶进行象限功率倾斜比的测量

福清核电堆芯温度测量是通过40个热电偶实现的，其中38个布置在燃料组件上方，另外2个布置在反应堆压力容器上封头腔室内。热电偶为K型热电偶，有铬镍合金-铝镍合金热电偶，包壳用不锈钢，并用氧化铝作绝缘材料。热电偶经压力容器顶盖管座贯穿到反应堆压力容器内，并延伸到堆内构件的上堆芯板，在压力容器内，热电偶沿着导管按规定的路线走向，导管牢固地固定在上部堆内构件上。热电偶的热接点伸出上支承端塞，分布在事先设计的燃料组件流量出口处。40个热电偶在堆芯的布置，利用堆芯热电偶进行象限功率倾斜比测量时划分为四个象限，通过利用四个象限的温度值进行反应堆功率倾斜比计算[2]。

利用堆芯热电偶温度计显示的温度参数进行反应堆功率倾斜比计算的基本原理是功率与温度在反应堆功率温度下有线性的正比关系。当反应堆功率测量仪表不可用时，可利用堆芯热电偶温度进行计算。虽然该计算为近似计算，但也能满足日常的运行要求。

具体的計算为：将RIC热电偶出口温度分为四个象限，每个象限各值包含10～12个温度计。采用热电偶出口温度的平均值作计算，并采用在零功率时RIC温差作为计算的系统误差修正。

福清核电目前已利用Excel制作出通过热电偶进行象限功率倾斜比计算的模板，可在模板中直接输入相应象限堆芯热电偶温度，自动计算出堆芯象限功率倾斜比。同时该模板已在福清1号机组上通过堆芯热电偶温度的实际值对算法进行了验证，可在功率稳定时使用。

4 福清核电象限功率倾斜比测量方法的应用

福清核电在出现核功率测量RPN相关仪表可用情况下，需要监测堆芯象限功率倾斜比，当堆芯象限功率倾斜比大于1.02时需要记录福清运行技术规范相关I0，执行I0条款，以保护堆芯不产生局部功率峰，导致燃料包壳损坏。本文第2章节给出了两种计算象限功率倾斜比的方法，满足了日常运行需求。

出现核功率测量RPN相关仪表不可用时，根据技术规范需记录RPN1、RPN3、RPN4以及RPN5等I0，这些I0条款要求当机组通过热电偶进行象限功率倾斜比的测量或者通过热电偶确认象限功率倾斜比。本文第3章节给出了利用反应堆堆芯热电偶计算象限功率倾斜算法并开发了计算模板，满足运行计算需求。

5 结论

从福清核电反应堆象限功率倾斜比的定义、内涵出发，利用LOCAL监测系统参数开发出两种在堆芯功率测量仪表正常时象限功率倾斜比的计算方法。通过对堆芯热电偶的温度参数进行象限划分，开发处在堆芯功率测量仪表异常时象限功率倾斜比计算方法。经过实践验证，本文中象限功率倾斜比测量方法，可很好地指导堆芯操纵员日常工作。

参考文献：

[1]福建福清核电有限公司.福建福清1、2号机组LOCAL监测系统软件需求规格说明书C版[Z].中科华技术研究院有限公司，2012.

[2]福建福清核电有限公司.福建福清核电厂1、2号机组运行技术规范D版[Z].中国核电工程有限公司，2018.