AP1000仪表与控制系统

AP1000仪表与控制系统

NIS，IIS

（31ＰＰＴ）

２０１３年10月

目录1.1固体探测器

1.2气体探测器

1.3堆外中子注量率监测仪表1.4AP1000堆芯测量系统IIS

反应堆的功率与单位时间的核裂变率成正比，测定了中子注量率就可以知道反应堆的功率。常用的中子探中子注量率信号测量的固体探测器主要有自给能探测，测定了测器主要有两大类：固体探测器和气体探测器，用于器。气体探测器主要有计数管，裂变室和电离室等。由于探测器本身灵敏度的离散性，中子探测物质（10B ）的燃耗以及系统本身的漂移等因素，堆外核仪表要周期性地利用热功率和堆内中子注量率测量的结果，对堆外功率量程测量通道进行刻度，以保证其所测电流与反应堆功率呈线性关系。

气体探测器的工作原理是利用气体电离。中子射入到探测器内，通过与探测器内涂层物质的某种核反应产生带电粒子，带电粒子在运动过程中使所充的气体电离产生正负离子，而电离

气体电离。中子

带电粒子，带的粒子在外加电场的作用下向两极运动，从而在外电路形成电信号。该电信号正比于入射中子的强度。

气体探测器的结构如本图所示，不同用途的探测器所充的气体不一样。

探测器的输出值和外加电压有下图所示的关系。

在V

G 和V

D

间输出值变化很小，即外加电压对输出影响

很小，我们就利用这个特点测量中子注量率。

图中V

s 称为起始电压，V

0­­

为实际工作电压，

N D 和N

G

为对应于电压V

D

和V

G

的探测器的输出值。

描述探测器坪特性的参数是坪长和坪斜：

坪长=V

D -V

G

坪区输出变化的百分数与坪长的比称为坪斜。

计数管输出是脉冲信号，用于源量程中子注量率监测。BF 3正比计数管是一金属圆管做成的，顺着管的轴向紧悬着一根小直径的集电极（通常用钨），管内充以三氟化硼气体，硼吸收中子后发出粒子使三氟化硼电离，一，在负载电阻上就产生一个电压脉冲，脉冲与中子注量率水平成线性关系。

，用于监测。正比计数管是一金属圆管做成的，顺着管的轴向着一根小直径的集电极（通常用钨），管内充以三硼气体，硼吸收中子后发出粒子使三氟化硼电离，次电离所产生的电子在计数管内电场作用下加速并向集电极移动，在负载电阻上就产生一个电压脉冲，脉冲频率与中子注量率水平成线性关系。

当工作电压足够大时，入射中子使BF 3气体发生体分子作相邻两次碰撞之间积累了足够的能量，可数目增加一倍，电流以倍增系数

定的外加电压下是常数，当工作电压足够大时，入射中子使

“气体放大”，即次级电子在高电场作用下，在与气，可使气体分子再次被电离，每碰撞一次，电荷载流的数目增加一倍，电流以倍增系数A=2n （n为初级电子达到阳极的路径上与气体分子碰撞的平均次数）被放大，“BF 3正比计数管”，的气体放大倍数A在一定的外加电压下是常数，A值甚至可以达到106。

当中子注量率高过BF 3计数管的测量范围时，除关掉其用寿命。为此现在多采用涂硼正比计数管来代替BF 3计数管

涂硼正比计数管中心阳极是直径为25μm的不锈钢丝，圆筒形阴极由纯铝制成。阴极内表面涂以浓度为92%的硼10B 二氧化碳（。入射中子与硼发生

粒子使氩气电离，产生电子和正离子。高压电源外，还必须把它从测量孔道提出来，以保证其使的不锈钢丝，制成。，两电极之间相互绝缘，计数管内充以氩气（Ar）和少量二氧化碳（CO 2）。入射中子与硼发生核反应产生的锂离子和α粒子使氩气电离，产生电子和正离子。

γ射线也产生电脉冲，但其幅度较小，可利用甄别放大器将它滤除，只放大幅度大的电脉冲，从而得到只与中子注量率成比例的计数。当中子注量率高过涂硼正比计数管的测量范围时，只

射线也产生电脉冲，但其幅度较小，可利用甄别除，只脉冲，从而得到只与注量率成比例的计数。

须关掉其高压电源，而不必把它从测量孔道提出来。

最高线性计数率：约为5×105计数/S；

本底≤0.1计数/s；

最大工作电压约为1200V；

坪长约100V；

：信号线与管壳之间（不带电缆）；

计数管的主要技术参数如下：

：约为坪斜≤40%/100V；

绝缘电阻：信号线与管壳之间≥1012Ω；分布电容≤10PF（不带电缆）；电缆长度≥15m。

长电离室与反应堆堆芯一样长，它分为上下两段。每段都是一个独立的电离室。电离室信号线与管壳之间的电阻≥1012Ω；电离室工作于饱和区：

工作电压：200V~1000V；坪斜＜1%/100V；、

最高线性电流：约为10-3A；分布电容≤200pf；

裂变电离室裂变电离室是在一个电极上涂有可裂变物质（如235U）的脉冲电离室。因为裂变碎片的能量比电离室的灵敏度比硼电离室更高，γ射线影响更小，因为裂变碎片的射程很短，所以裂变材

）的脉冲电离室。因为裂变碎片的能量比核反应产生的次级离子能量大得多，所以裂变电离室的灵敏度比硼电离室更高，

，因为裂变碎片的射程很短，所以裂变材料涂层最厚不超过2mg/cm 2，因此为了提高探测效率常做成多层裂变室裂变电离室常用于中间量程的中子注量率测量。

1.3堆外中子注量率监测仪表

反应堆核功率的动态变化范围达10个数量级以上。因此，通常采用源量程、中间量程以及功率量程等三种不同量程的通道。

名称保护逻辑功率设定值

源量程2/4约10-4%FP*

中间量程2/4约25%FP 功率量程低定值2/425%FP

功率量程高定值2/4109%FP

中子注量率变化快

功率量程正变化或负变化2/4±5%FP/2s

*FP：额定功率AU：紧急停堆