秦二厂堆芯中子通量测量系统大修维护策略

姚 彤，蔡昊廷，黄 靖

（中核核电运行管理有限公司 维修三处，浙江 海盐 314300）

0 引言

堆芯中子通量测量系统是堆芯测量系统（RIC）的3 个子系统之一，测量反应堆堆芯中子通量分布数据，结合从集中数据处理系统（KIT）接收到的其他数据（1/2 环路冷热段温度与流量、堆芯温度、主回路压力、堆外核测仪表系统（RPN）功率量程探测器电流、控制棒A1/B1/C1/D 子组给定位置），由数据处理软件确定测得的三维功率分布。

每一次机组换料大修期间，由于机组更换燃料组件需要抽出堆内指套管，需要在抽拔指套管前对堆芯中子通量测量系统堆芯仪表间内机械设备进行解体，为指套管抽出预留空间。插入指套管后，需恢复堆内设备。系统恢复后，机组随即提升状态，准备并网发电。

如果系统恢复期间出现失误，或检修不充分，则可能影响系统正常运行，无法对堆芯功率分布进行测量。一方面，机组将面临退防的风险；另一方面，维修人员将在机组带功率下进入核岛维修，辐射风险较大。

1 概述

1.1 系统组成

图1 中子通量测量通道布置Fig.1 Layout of neutron flux measurement channels

图2 堆芯仪表间设备俯视图Fig.2 The top view of the core instrument room equipment

堆芯中子通量测量系统选择堆内38 个燃料组件作为测量通路，每个测量通路都有特定的编号，分为4 个通道，1、2、3 通道各10 个通路，4 通道8 个通路。如图1 所示。

系统主要设备包括读出控制柜、分配柜、机电设备、密封段、导向管、指套管，保存容器。

读出控制柜是堆芯核测系统的控制和监测设备，用于向分配柜发送操作指令、监测执行机构的工作状态和采集堆芯测量数据。

分配柜构成堆芯仪表间内机电设备与电气厂房内读出控制柜之间的接口。它的主要功能是：

1）为机电设备供电，并提供机电设备与电气厂房内读出控制柜的接口。

2）翻译和处理读出控制柜的信号。

3）采集来自机电设备的状态信号，并送往读出控制柜。

机电设备用于把中子通量探测器插入堆芯，它分为4个通道，每个通道由下列部件组成：

①1 台驱动单元；②1 台组选择器；③1 台路选择器；④10 只电动隔离阀（第4 通道为8 只）。

密封段的主要功能是密封指套管外壁和导向管内壁之间的一回路冷却剂。导向管主要是为指套管的插入提供安全通道，指套管为中子通量探测器提供安全的测量路径。保存容器用来存放驱动电缆和探测器，防止由电缆和探测器活化而引起堆芯仪表间的高放射性水平[1]。

1.2 测量工作原理

堆芯中子通量测量系统包括DOS 6.22 和WINDOWS NT 4 两种操作系统。

测量开始时，先进入DOS 6.22，打开测量文件模式，选择并加载需要的测量文件，再回到待机模式运行，即可进行通量测量。

每次通量测量按如下顺序进行：

读出控制柜根据测量文件控制分配柜，分配柜通过继电器控制组选器和路选器旋转到相应的位置，对应的电动阀打开。分配柜同时把各执行元件的状态返回读出控制柜。

读出控制柜通过中子通量测量抽屉给探测器加偏置电压，驱动单元以高速（18m/min）从保存通道中抽出探测器到1010 位置，组选器旋转到测量位置，与测量通道的连接管接通，路选器旋转就位，电动阀打开，探测器沿连接管、组选器、路选器、电动阀和指套管提供的路径以高速将探测器推至距堆芯顶部20cm 处，然后以低速（3m/min）将探测器推至距堆芯顶部。在上行穿过堆芯的过程中，系统测量堆芯中子通量的最大值，确定最适合的测量量程（低灵敏度量程：0mA ～2mA；中灵敏度量程：0μA ～200μA；高灵敏度量程：0μA ～20μA）。当探测器到达堆顶时，系统与KIT 系统进行数据通讯，接收数据。如果此时通讯失败，将在探测器回抽到底部时再次进行通讯。

驱动单元以选定的速度抽出探测器，用上行时确定的量程采集数据，每8 个编码点采集一次，下行时经过堆芯，堆芯长度3968 个编码点，每个探测器下行测量一次共采集496 个数据。当探测器到达距离堆芯底部80cm 的位置时，采集16 个数据，用上述相同的量程测量本底噪声。结束后，将探测器抽回到起始位置，关闭相应的电动阀，准备下一次的送入动作或送到保存通道。

在所有测量完成后，将数据进行保存，切换进入WINDOWS NT 4 系统，在该系统下对测量数据进行离线处理。

在开始测量之前，系统先检查相关通路是否发生泄漏。如果探测到密封段泄漏，系统允许将探测器插入泄漏通路，如果探测到指套管泄漏，系统禁止将探测器插入泄漏通路，保持该通路电动阀关闭[2]。

2 大修维护策略

RIC 堆芯中子通量测量系统大修维护工作主要分三阶段：解体阶段、低低水位阶段、恢复后验证阶段。由于设备组成的特殊性与维修窗口的局限性，RIC 系统大部分设备的维护工作只能在低低水位时期进行，而设备恢复后的验证工作必须在大修末期反应堆开始走状态后进行，所以系统的维护工作环环相扣，保证每一个环节维护成功率显得尤为重要。

2.1 解体阶段

主线工作：堆芯仪表间连接管的解体在完成停堆前堆芯功率分布测量图绘制后，反应堆进入大修冷停堆。此时RIC 维护人员需要进入堆芯仪表间，进行连接管解体工作，以确保指套管顺利抽出。

工作内容：解除驱动单元、路组选择器、电动阀通讯与动力电缆并妥善放置，拆除电动阀至组选器、组选器至路选器、电动阀至密封组件之间金属连接管，解体驱动单元并将探测器驱动电缆从尾部抽出包扎放置在堆芯仪表间墙角，将路选器与电动阀小推车沿轨道推开为指套管抽出留出足够路径。

经验反馈：除主要解体工作外，维修人员还需对RIC手操箱上电测试，验证手操箱内PLC 工作正常，保证低低水位阶段各设备性能测试顺利进行。若PLC 在运行周期内掉电，则会丢失工作程序，需提前更换电池，并重新写入工作程序。

2.2 低低水位阶段

该阶段维修工作无大修主线工作，但工作内容繁多，需合理安排人力工时及工作时间，在低低水位期间完成所有工作，并保证系统维护质量，避免验证阶段发现问题后返工。

1）堆芯设备检查工作：每个大修周期，由于存在系统解体，需对仪表间内每个设备进行细致检查。堆芯仪表管路检查：目视检查每根解体下来的管路，外观无折损现象，使用假探测器伸入每根解体下来的管路，验证驱动电缆在通过时顺滑无卡涩现象。若存在损坏管路，则可能导致运行期间探测器卡涩而无法完成通量图绘制，甚至需要进岛处理故障。对可能导致卡涩的管路进行更换。对于已解体存放的探测器驱动电缆，在回装前需使用NEOLUBE 对驱动电缆进行涂抹，使之均匀覆盖在驱动电缆表层，起润滑作用，防止探测器卡涩。

2）驱动单元、路组选择器、电动阀、保存通道检查：对每个解体部件进行电气及机械性能检查。每个设备内的微动开关要求绝缘电阻大于10MΩ（500V 电压），导通电阻小于5Ω，开关功能正常。驱动单元检查自整角机、环滑组件、驱动电机电气性能，导向链条在恢复后用塞尺检查，要求间距在0.8mm ～1.2mm 之间。路组选择器检查球形定位器，要求力矩为0.23daN.m ～0.27daN.m 之间[3]。

经验反馈：大修恢复期间，曾发现在没有任何报警的情况下探测器无法动作的情况，检查发现驱动单元的驱动电机转子与摩擦片间，因环境潮湿导致两者锈蚀粘连，转子无法脱开。因此，检查驱动单元工作时增加打开驱动电机保护盖，检查内部转子转动情况的工作。另外，大修期间在堆芯仪表间增加全时运行除湿机，降低房间湿度。

3）接入手操箱性能试验：完成各组件性能检查后，接入手操箱对电动阀、路组选择器进行性能试验。该试验分步验证各组件工作电流，通道切换时间以及切换位置是否符合标准。电动阀工作电流小于310mA，切换时间小于6s。路组选择器工作电流在100mA ～190mA 之间，完成连续切换一周的时间小于15s。若性能不能满足规程要求，则可能由于设备内力矩不符要求，导致重新对问题设备进行机械性能检查调整。

4）泄漏探测器检查：由于设备解体工作，密封组件和指套管泄漏探测器密封遭到破坏，每一个大修周期需要对密封组件泄漏探测器和指套管泄漏探测器密封垫片进行更换，并用干布对探测器内腔进行清洁。检查泄漏探测器绝缘电阻大于10MΩ（50V 电压）。检查完后用1daN.m 力矩回装探测器。

5）堆芯仪表间相关设备及连接管恢复：换料结束指套管回插后，堆芯仪表间相关设备即可进行恢复，每根电缆、连接管需按解体前编号一一恢复，并将涂抹过NEOLUBE的探测器驱动电缆回装至驱动单元，恢复堆芯仪表间设备至解体前状态。

6）机柜检查及清洁：机柜断电时，将机柜顶部及周围灰尘清理，对机柜工控机内每个风扇拆下进行清灰处理，清洁完成后回装。对读出控制柜和分配柜内部所有保险管进行通断检查，更换性能较差保险管。从读出控制柜侧对探测器同轴电缆进行绝缘测量，绝缘电阻大于100MΩ（250V 档），分配柜侧检查电源组件继电器参数符合设置要求。上电后，检查读出控制柜交流220V、直流48V 工作正常，光电编码器供电电源24V 工作正常。检查结束后，对读出控制柜内自整角机进行最终调整，探测器至初始位置为1010。

2.3 恢复后验证阶段

该阶段为设备恢复后对系统各功能完整验证阶段，验证试验合格同时，验证了大修工作的合格。

1）泄漏探测及电气机械通道检查：通过机柜给出指令，验证密封组件泄漏探测器和指套管泄漏探测器性能合格，主控室泄漏报警功能正常。

2）系统恢复后路游检查：通过运行预设绘图程序，验证系统在正常测量模式、紧急测量模式、参考测量模式3种模式下系统正常运行，探测器无卡涩。

3）探测器坪特性测试：通过预设程序，使探测器进入堆芯并给出线性电压，求出探测器坪曲线，要求工作电压大于50V 时探测器斜率小于2%/V，保证探测器性能处于良好状态。

4）堆芯中子通量图绘制：分别在0 功率、50%功率、75%功率、100%功率完成堆芯中子通量图绘制。堆芯中子通量图的绘制与合格，证明了大修期间对堆芯中子通量测量系统的维护圆满完成。

3 结束语

笔者自参加工作以来始终负责RIC 堆芯中子通量测量系统的日常维护与大修检修工作，参与秦二厂1/2 号机组大修数十次，但由于该系统已运行近20 年且大修工作繁杂凌乱，每次大修或多或少会出现一些小问题，导致系统无法正常运行。因此，对中子通量系统大修工作进行了较为细致的梳理，便于今后大修时工作得以井然有序地进行。