海南核电堆芯测量系统调试

李 斌 唐松明

（海南核电有限公司 海口）

概述

堆芯测量系统（RIC），用于实时监测核电厂反应堆的温度和压力容器水位，同时周期性测量堆芯中子通量水平。海南昌江核电厂参考电站秦山二期扩建机组设计，属于CNP650技术，国产化程度更高。RIC系统采用法国Areva公司的成熟技术。

一、系统组成结构和功能

RIC系统包括堆芯冷却监测系统（ICCMS）和堆芯中子通量测量系统（FLUX）两部分，3大功能是提供反应堆堆芯中子注量率分布；燃料组件出口及反应堆压力容器上封头腔室内反应堆冷却剂温度；反应堆压力容器水位数据监测。

1.ICCMS系统的组成和功能

堆芯冷却监测系统（ICCMS）包括堆芯温度测量和反应堆压力容器水位测量。此系统分A/B两列，相互独立运行，连续监测反应堆温度与水位趋势。堆芯温度测量系统为三里岛事故后增加设计的系统，由于该系统在事故工况下将进行连续测量，以便在事故期间和事故后，让运行人员了解堆芯温度和水位等变化趋势，因此设计等级为1E级，但该系统不直接承担安全功能。

温度测量系统由30支布置在燃料组件出口处，2支布置在反应堆压力容器上封头腔室内的热电偶（MT）组成。所有热电偶通过反应堆压力容器顶盖上的四个贯穿管座引出。堆芯水位监测部分由RCP的3个差压膜盒变送器（MN）传输过来的4～20 mA信号作为初始数据，经过机柜数据处理后转化为压力容器水位信号送至主控室显示，见图1。

2.FLUX系统的组成和功能

堆芯中子通量测量系统（FLUX）是一套用于测量中子通量率的机电装置，主要组成包括：一个读出控制柜和分配柜，4套机电控制设备（驱动单元、组选择器、路选择器、探测器），38路测量通道（电动阀、密封组件、手动阀、指套管、导向管）及储存铅室。系统根据核电厂运行的需要，周期性测量堆芯中子通量水平。该装置定期将移动式中子探测器从反应堆压力容器底部插入堆芯进行中子注量率测量，进而确定堆芯三维功率分布。中子注量率数据与从DCS接收到的其他电站数据相结合，通过数据处理软件确定测得的三维功率分布。但由于该系统是间断运行，并且实测数据需要经较长时间的后续处理才能得到堆芯三维功率分布，因此无法承担安全功能。

图1 ICCMS组成框图

FLUX系统主要功能是反应堆启动时用于：①检查堆寿命初期功率分布与设计的一致性；②检查用于事故分析的热点因子是否在保守值；③校核堆外核仪表系统RPN的电离室；④监测在堆芯装料时可能出现的错误。反应堆正常运行时用于：①检查燃耗对应的堆芯功率分布是否与设计所期望的功率分布相符；②监测各个燃料组件的燃耗；③校验堆外核仪表系统；④探测堆芯有否偏离正常运行。

二、系统安装与调试过程

1.设备安装与单体调试

（1）ICCMS安装流程。32根热电偶的安装→控制机柜安装→SU和QDS设备的安装→电缆与光纤连接→通道测试。

（2）FLUX安装流程。R140房间导向管安装→贯穿件和支架安装→密封组件的安装→机柜安装→R141房间机电设备安装→电缆连接→通道测试。

2.设备安装要点

（1）热电偶安装。在压力容器顶部的32根热电偶的安装具有严格技术要求和难道，且属于一回路压力边界，必须做好密封。在安装过程中有不可预见的问题，必须请技术人员全程跟踪指导。安装步骤如下：开箱并单体测试→仪表安装前检查→手工插入阶段-使用插入工具阶段→安装完成后的测试。重点注意安装前后的绝缘检查。

（2）R141房间设备安装。此房间为核岛堆芯仪表间，FLUX部分的机电设备基本都安装在该房间内，具有设备量大、施工时间长、安装精度要求高等特点，需要长期跟踪安装进展。主要安装步骤如下：保存通道安装→支架和移动小车安装→电动阀安装→组路选安装→驱动单元安装→单体测试。

（3）电缆及光纤的连接。就地设备与机柜以及机柜间的连接都是通过信号电缆实现的，由于数量较多，并且有严格的屏蔽、焊接要求，经常会出现接错和虚焊的可能，因此在调试上电前，调试人员一定要重新进行通道测试，确保接线无误后开始调试。

（4）设计改进问题的实施。参考电厂在运行期间的改进和其他项目在调试期间发现的问题，必须在设备安装期间确定具体实施方案和时间，如读出控制柜与KIC的通信问题和堆芯水位测量参考量程仪表氮气罐气源管道改进以及R141房间吊车技改实施等问题。

3.安装期间注意事项

（1）安全壳打压试验时需要对R141房间仪表设备进行保护；

（2）RIC导向管在一回路水压试验和热试期间都需要安装差压表；

（3）压力容器内部施工完毕后为清洗导向管残留物，需对其进行气洗；

（4）水压试验开始前必须检查压力容器顶部热电偶堵头和底部密封组件的密封情况；

（5）堆芯水位变送器的安装问题，必须保持水平安装，膜盒高、低压测安装正确。

3.系统调试

（1）温度测量系统调试调试步骤。机柜上电→测试平台调试→TXS系统调试→温度通道检查→规程试验。重点完成1RIC 24《堆芯冷却监测机柜试验》和1RIC 25《温度测量通道检查》两本规程，这是热试试验启动节点实现的基本保障。

（2）堆芯水位监测调试步骤。检查变送器取压管路的密封→变送器校验→数据通道检查。由于其数据处理在堆芯温度测量机柜中完成，只有通过热试期间规程试验来验证仪表的准确性。重点关注差压变送器的安装技术要求和仪表的校验。

（3）中子通量设备调试。此部分的设备主要集中在核岛R141房间，现场环境要求高，必须保证设备在高温高辐射的情况下能正常稳定运行。因此系统的调试重点为R141房间设备的调试。包括驱动单元、组选、路选设备的测试，探测器的安装和运行路径调试。

三、安装调试中的重点问题

1.QDS 设备与主控盘台不匹配

（1）问题描述。RIC系统QDS设备CR箱无法安装在BUP盘台下方，此问题属于设计方接口问题导致的缺陷，由于海南的小机组设计，主控盘台尺寸相对较小，而安装在盘台内部的QDS控制箱属于动力院供货，设计院之间没有相互沟通，尺寸没有相应改小，导致无法正常安装。同时主控盘台面板上缺少QDS键盘的安装位置。

（2）解决方案。此问题属于设计缺陷，发现问题后，立即与设计院沟通交流，并多次向动力院发备忘录督促其进行设计改进。多次要求动力院的人来现场确认技改方案。通过各方面沟通交流，最终提出三种技改方案。

方案1：将CR箱的安装位置改到楼下609房间，延长数据线，并立即重新采购。

方案2：厂家提供相对较长的数据线，将CR箱移位至中控室安装，保证数据线的传输效率。

方案3：最大限度的改小CR箱尺寸，以使其能安装在主控盘台下方。

（3）解决过程。对比以上方案，分析方案的可行性和实现难度，考虑到数据线的核级要求，很难买到满足要求的数据线，而国外厂家不愿意无偿提供，动力院也无法对市场上购买的数据线进行核级评估，因此方案1、2都无法实现，最终通过多方努力，决定由供货厂家将CR箱进行最大限度的改小。这无疑是重新设计CR箱，为了满足设计尺寸，必须将箱子内部设备位置重新布置，并要求设计和调试人员对主控盘台空间尺寸以及现场布线情况全面把握，保证安装的同时方便维护。

（4）完成情况。将厂家重新设计加工的机柜安装到位，但由于盘台已经全部布线，无法挪动，只有在热试结束后重新拆线后再固定CR箱子，问题得到妥善解决。

2.安装问题

（1）问题描述。32根堆芯热电偶安装。12月初热电偶才到货开箱，节点要求在热试前扣大盖（12月16）安装完成，由于安装条件要求严格，需要在五天的时间内要完成32根热电偶的检测、安装、再检测工作。

（2）突发问题。①019MT绝缘检查不合格，且无备件可以更换，考虑到国外厂家供货的周期，为保证热试节点不受影响，最后决定在不影响温度测量的前提下先安装，等热试结束后再重新更换。②安装过程中超过一半以上的热电偶无法插到位。在上部堆内构件导管末端塞处（20 mm）出现卡塞现场，插拔工具往下压入后热电偶有反弹现象，明显热电偶已被卡死，工作无法继续开展。问题反馈后，立即通过协调，联系上汽厂家马上加工并连夜携带引导工具赶到现场，才使问题最终解决。③安装期间插拔工具多次损坏造成两台插拔工具都无法使用问题，在通过一番维修之后还是不能满足现场安装要求，只能从同类电厂方家山紧急借用。

（3）完成情况。虽然在各方面的不懈努力下问题很快得到了解决，但以上突发情况耽误了工期，后期的安装调试受到一定的影响，因此在调试计划安排中必须考虑这些突发情况，做好充足的前期准备工作，保证有充足的时间解决问题。

3.调试问题

（1）通信问题。包括光纤通信，网关通信，R485通信，FULX机柜与DCS通信之间的接口问题。

（2）程序设置问题。ICCMS中水位测量信号采集量程与仪表设置不一致，FLUX设备的位置参数设置问题，全通量图绘制过程部分通道不能正常切换。

（3）设备安装问题。保存通道限位开关和管道接反，水位差压变送器膜盒装反。

（4）设备故障。导向管冲水导致泄露探头频发泄露报警，补偿电阻接触不良引起的个别通道测量温度偏高，探测器卡塞问题。

（5）接线问题。电缆头虚焊或焊错，同轴电缆的焊接，限位开关接线错误，主泵运行反馈信号接反等，BUP的相关报警无法点亮。

四、总结

调试人员应该重视前期准备工作，必须从系统设备的开箱、检测就开始跟踪，一直到设备安装、调试完成，全程参与并严格把关已确保项目质量。设计人员不能脱离现场，应该根据其他参考电厂应用情况和现场环境及时改进设计缺陷，重视并解决各个设计院的接口问题，确保其适应现场环境。安装调试人员的经验非常重要，在整个安装过程中发生很多由于经验不足导致的突发情况，给后来的调试工作埋下隐患。

通过热试期间调试规程对系统功能的检查，可以验证整个系统是否满足设计要求和电站的运行要求，以确保机组在全寿期的安全稳定运行。