核反应堆仪表
国产核仪表设备调试介绍
国产核仪表设备调试介绍摘要：国产核仪表设备成功在华龙一号堆型应用，是该设备首次应用于大型商用核电项目。
国产核仪表系统结构合理，设备整体稳定性较好，机柜采用模块化设计，易于维护。
在实际运用中，国产核仪表设备在细节方面仍有改进空间，本文通过对国产核仪表系统调试内容介绍，梳理核仪表系统调试方法，同时也对核仪表系统人机功效及设备功能提出优化建议，为后续核电项目核仪表系统设备设计提供一定的参考。
关键字：国产核仪表设备调试优化0 引言核测仪表系统在核电站仪控设备中隶属于保护系统的子系统，属于重要安全系统，它是通过一系列探测器监测反应堆内的中子通量和中子通量的变化，并在设定条件下实现相应保护功能和控制功能，核仪表系统设备分为1E和NC两部分。
安全级设备为四个相同的保护柜，机柜内安装有三个量程的设备机箱，即源量程机箱、中间量程机箱和功率量程机箱。
三个量程设备接收探测器信号，通过信号处理和逻辑符合，实现相应保护功能和控制功能。
非安全级设备包括控制柜、扬声器、维护设备和本地设置设备。
1 前期调试准备工作RNI系统前期工作主要是设备安装跟踪以及提前介入安装测试工作，根据工作性质和设备安装位置可分为以下两点：1.1核岛厂房工作涉及核岛工作为探测器信号传输电缆的按安装工作，其中源量程与功率量程岛内电缆均为软电缆，敷设较为简单且电缆外表皮不易破损；中间量程使用的是铠装硬电缆，外部包裹一层玻璃丝胶带起绝缘作用。
这层玻璃丝胶带在敷设过程中容易破损，破损后会导致电缆屏蔽中间接地，干扰电缆正常信号。
因此，调试人员需要提前与安装人员沟通相关工作内容，要求安装人员先使用废电缆表皮包裹中间量程铠装电缆，再进行电缆敷设，确保电缆外表玻璃丝胶带完整性，避免电缆铠装金属外壳接地。
1.2电气及安全厂房工作机柜安装完成后，下一步工作是机柜内模块及卡件回装。
此工作在房间温湿度满足RNI设备运行要求后进行，避免出现高温高湿环境影响设备运行。
柜间接线工作也同时开展，电缆端接完成后，调试人员在机柜首次上电前，配合安装人员对接线进行校核，一方面可以纠正错误端接，避免机柜上电后设备损坏；另一方面可以提前了解RNI与其他系统间信号接口，为后续调试工作提前打好基础。
1核电厂仪表与控制
核电厂仪表与控制第一章：1.压水堆核电厂主要由核反应堆、一回路系统、二回路系统和其他辅助系统组成。
2.核电厂仪表与控制系统的功能可以归纳为三种：监视功能、控制功能、保护功能。
3.控制功能包括：1)反应堆控制系统：包括反应性控制、功率水平控制和功率分布控制。
2)蒸汽旁路排放控制系统：为了解决核岛和常规岛发生功率失配而设置的，它是功率控制系统的辅助系统，在常规岛发生短暂事故时，为了不使反应堆停堆，可将其功率由蒸汽旁路排放系统吸收。
3)稳压器压力和液位调节系统：为了调节维持一回路的工作压力不变，同时能保持一回路内水温和化学成分的均匀性。
4)蒸汽发生器水位调节系统：作用是保证使蒸汽发生器二次侧水位维持在整定值上，以便消除各种扰动，保证二回路系统的正常运行。
5)汽轮机调节系统：通过调节汽轮机进气阀对机组实施功率控制和频率控制等。
4.对安全级设备，必须制定清晰、完整、明确的技术规格书，在设计、制造、安装和运行的全过程都根据此规格书检查仪表及其供电设备。
第二章：1.自动控制是一门理论性很强的工程技术学科，自动控制原理是该学科的基础理论。
所谓自动控制就是在没有人直接参加的情况下，利用控制装置使被控制对象自动地按照预定的规律运行或变化。
2.如果系统的输出量与输入量之间不存在反馈，则叫做开环控制系统。
凡是系统输出量对控制作用能有直接影响的系统，都叫做闭环控制系统。
3.一般闭环控制系统：P94.阶跃相应的几个动态性能指标:调节时间Ts：也称为过度过程时间。
指响应曲线从输入信号开始，到最后进入偏离给定值的误差为±5%（或±2%）范围为Δ，并且不再越出这个范围的时间，记作Ts.调节时间是衡量控制系统快速性指标。
衰减比n和衰减率φ：衰减比表示振荡过程衰减的程度，是衡量过度过程稳定程度的动态指标。
5.前馈控制的原理是：当系统受到扰动时，立即从扰动作用取得信息，并以此通过控制器产生控制作用，以消除扰动时被控制量的影响。
仪表与控制_2_第三章堆外核仪表
氦3正比计数管
• 探测效率高（截面高，气压高） • 反应释放的能量低，不易甄别伽马射线 • 价格高
长计数管
• 气体正比计数管+慢化层
• 对不同能区的中子探测效率近似相同
• 覆盖很“长”能区，所以称长计数管，不 是尺寸长
硼电离室
• 电极涂硼 • 记录积分信号 • 补偿型硼电离室
– 降低伽马信号（两个电极，一个涂硼，一个不 涂）
– 电离辐射转换为电信号
• 电信号的产生
– 气体探测器（电子－离子对） – 闪烁体探测器（光电子） – 半导体探测器（电子－空穴对）
气体电离探测器：
以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的电离效应引起输 出电信号的探测器。
按照产生信号的工作机制，可分为：电离室、正比计数器、 G-M计数器以及SQS计数器等。
电位； – 负载电阻(RL)：电流流过时形成电压信号。
平板型电离室
灵敏体积：
由通过收集极边缘的电力线 所包围的两电极间的区域。
外壳
V 高压 0
灵敏体积
保护环G的作用： α射线
1) 使灵敏体积边缘处的电 场保持均匀；
2) 若无G，当高压很大时， 会有电流通过绝缘子从 负载电阻RL上通过，从 而产生噪声，即绝缘子 的漏电流。
• 为反应堆闭环控制和功率调节提供数据 • 从启动到满功率，中子注量率变化11个量
级
三个测量范围的检测仪表
• 源量程核检测仪表系统
– 10-2－ 105 n·cm-2·s-1
• 中间量程核检测仪表系统
– 103 － 1010n·cm-2·s-1
• 功率量程核检测仪表系统
– 106 所用材料
截面
用途
（10-28m2）
核电仪器仪表研究报告
核电仪器仪表研究报告核电仪器仪表是核电站中用于监测和控制核反应堆运行状态的关键设备，其性能和精度对于保证核电站的安全运行至关重要。
本报告对核电仪器仪表的相关研究进行了综述。
一、核电仪器仪表的类型。
核电仪器仪表主要包括以下类型：1.放射性探测器：用于监测核反应堆中的放射性物质的浓度和活度。
2.温度传感器：用于测量反应堆中的温度变化，以便调节冷却剂流量和控制系统的温度。
3.压力传感器：用于测量反应堆中的压力，以便调节冷却剂的流动和实现核反应堆的安全运行。
4.流量计：用于测量冷却剂的流量，以便进行冷却剂的流动控制。
5.控制棒移动检测器：用于监测控制棒的移动情况，以确保核反应堆的安全运行。
二、核电仪器仪表的性能要求。
核电仪器仪表的性能要求主要包括以下方面：1.精度要求高：核电站是一个高精度的系统，因此核电仪器仪表的精度要求非常高。
2.可靠性高：核电站运行需要极高的可靠性，因此核电仪器仪表也需要非常高的可靠性。
3.防辐射能力强：核反应堆周围存在大量的放射性物质，因此核电仪器仪表需要具备强大的防辐射能力。
4.环境适应性好：核电站中的工作环境复杂，因此核电仪器仪表需要具备良好的环境适应性。
三、核电仪器仪表的发展趋势。
当前，核电仪器仪表正向着以下方向发展：1.数字化技术：核电站中的仪器仪表日益趋向数字化，以提高精度和可靠性。
2.集成化：核电仪器仪表正朝着集成化的方向发展，以方便管理和维护。
3.智能化：通过添加智能控制功能，可以提高核电仪器仪表的自动化和远程控制能力。
4.防辐射能力更加强大：随着核电站环境辐射水平的提高，核电仪器仪表的防辐射能力也在不断增强。
综上，核电仪器仪表是核电站运行中至关重要的关键设备，其性能和精度对于保证核电站的安全运行至关重要，未来的发展趋势也将是数字化、集成化、智能化和防辐射能力更加强大。
核电厂仪表与控制
压水堆核电厂操纵人员基础理论培训系列教材
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核电厂仪表与控制系统概述 自动控制与调节基本常识 核电厂反应堆功率检测仪表 核电厂过程参数检测仪表 核电厂反应堆控制系统 反应堆冷却机系统过程参数的控制 二回路过程参数的控制 汽轮机的控制和保护 反应堆保护系统 集散控制系统简述 核电厂控制室和信息系统
三、核电厂反应堆功率检测仪表
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1、核功率测量原理 ①核功率测量的特点是量程宽、响应快。通过中子注量率的测量可以方便地获取反应堆 功率、功率的变化率和功率分布的信息。有利于操纵人员监视反应堆的瞬变状态和越线 快速报警，还可以迅速地为功率调节系统和保护系统提供必要的信息。 ②核功率与热功率 反应堆的热功率，就是由反应堆燃料提供给冷却剂的总功率。 可用下式表示：
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③自动控制系统的类型： 1）恒值调节系统——这类系统的任务是维持被控制量等于一个给定的常值。该类系统需 要克服的是各种能使被控制量偏离给定值的扰动。控制的作用就是在有扰动输人时,尽快 使被控制量恢复到等于给定值。 2）随动系统——随动系统的给定值是一个不能预知的随时间变化的量,系统的任务是保 证被控制量以一定的精度跟随输人量的变化而变化。 3）程序控制系统——这类系统的输人量是一个已知的时间函数。系统的任务是使输出量 以一定的精度随输人量的变化而变化。 4）过程控制系统——当控制系统的输出量是温度、压力、流量、液位或pH值等一些变 量时,则称为过程控制系统。
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2、自动控制系统的性能特性 ①稳定性：稳定性是系统能够工作的重要条件。系统在扰动作用下，其输出要偏离原平 衡状态，产生偏差。当扰动消除后，经过一段时间，如果偏差能消除，则系统是稳定 的。否则就是不稳定的。 ②阶跃响应的几个动态性能指标： 1）最大动态偏差和超调量 2）调节时间（过渡过程时间） 3）衰减比和衰减率 ③静态误差：系统的时间响应结束后，被控制参数达到的稳定值与给定值之间的偏差， 成为静态误差，也叫稳态误差。 3、物理系统的数学模型 系统动态特性的数学表达式，叫做系统的数学模型。
核电厂仪表与控制
1.核电厂控制分为两部分：反应堆功率控制、过程控制。
2.过程控制主要是指对热传输的压力、液位、流量等控制以及二次冷却剂和汽轮机及旁排等的控制。
3.调节核电厂功率的手段有功率补偿棒组、温度调节棒组、硼溶液的稀释和加硼。
4.大多数核电厂功率运行的控制方案采用的是漂移一回路平均温度的折中方案。
5.控制棒根据用途的不同，分为安全棒、补偿棒、调节棒。
6.稳压器压力调节的控制手段有稳压器水空间内电加热器的加热、稳压器顶部的喷雾器的冷却、安全阀组的保护排放。
7.蒸汽发生器水位受到很多因素影响，它取决于反应堆冷却剂温度、蒸汽流量、给水温度和给水流量。
8.正常情况下，蒸汽发生器给水流量由给水泵和给水调节阀控制，蒸汽流量则取决于向汽轮机输送的蒸汽流量，但此流量还受到一回路传递热量而产生的蒸汽产量限制。
9.汽轮机调节系统通过调节汽轮机进汽阀来调节汽轮机进汽量来实现调节目的。
10.通过调节汽轮机进汽阀对机组实施功率控制、频率控制、压力控制、应力控制。
11.D/A转换器称为数字模拟转换器，它是把数字转换为模拟量。
12.A/D转换器称为模拟数字转换器，它是把模拟量转换为数字量。
13.计算机系统把连续变化的量变成离散的量就必须进行采样，采样频率是否越高越好？为什么？经验告诉我们，采样频率越高，取样结果的离散模拟信号转换成的数字信号就越接近输入模拟信号，但是，如果采样频率过高，在实时控制系统中将会把许多宝贵时间用在采样上，而失去了实时控制机会。
14.采样定理也叫香农采样定理证明如果采样后的信号可以精确的复原为原来的输入信号，则必须满足采样频率不小于模拟频谱的最高频率的2倍。
15.数字化计算机监控系统的类型，随着技术的发展，基本可以分为直接数字控制系统、集散控制系统、现场总线技术控制系统。
16.DCS英文和中文各是什么？并详述DCS的结构体系及其功能。
Distributed control system 集散控制系统DCS的结构体系一般由操作站、通信网络、现场控制站等组成。
简述核仪表系统的安装
简述核仪表系统的安装1 概述核仪表系统用于连续监测反应堆功率水平和轴向功率分布，通过快速连续的监测平均中子通量密度和它的分布，来测量核功率及其分布，用作功率监视、控制、报警以及反应堆保护等，是与核安全相关的1E级重要系统。
核仪表系统的安装是核岛仪控安装的重要内容，其安装质量将对日后的运行产生相当的影响。
2 核仪表系统的组成和工作原理压水堆核电站在启动过程及其后的运行中，必须通过核仪表系统对反应堆的核功率进行连续不断的测量和监视。
这一过程从反应堆启动到满功率运行，是不能间斷的，其核功率的动态变化范围达10个数量级以上，而一种探测器及其电子学测量处理通道要完成如此大范围的测量和监视，无疑是很困难的，因此通常采用三种不同量程的通道，即源量程通道、中间量程通道以及功率量程通道。
2.1 核仪表系统的组成核仪表系统由定位装置、探测器、电子机柜、外围显示报警设备和连接电缆组成（见图1核仪表系统图）。
2.1.1 定位装置。
定位装置是核仪表系统的机械组成部分，主要为探测器提供定位和容器，其安装分为前期安装和后期安装两个阶段。
其中前期安装的定位装置（见图2）包含贯穿套管组件、支座和后导轨基础版；后期安装的定位装置（见图3）包含8套移动小车组件、前导轨组件和后导轨组件。
2.1.2 探测器。
核仪表系统共有8个探测器：2个源量程探测器、2个中间量程探测器和4个功率量程探测器，并就位于反应堆压力容器外的8个仪表井的探测器容器。
其中源量程探测器位于堆芯下部1/4线的高度上，大约是中子源组件棒所在的高度；中间量程探测器位于堆芯中线的高度上。
每个功率量程探测器含有6个敏感段，其中3个位于堆芯上部，另外3个位于堆芯下部。
在径向看，源量程和中间量程探测器分为2对，分别位于90°和270°方位上。
4个功率量程探测器布置在4个象限上。
2.1.3 电子机柜。
核仪表系统的电子机柜包含4台仪表保护柜（ⅠP、ⅡP、ⅢP、ⅣP）和1台公用控制监测机柜（ⅤC），用于接收来自8个仪表通道的信号，经过放大和处理以后输往显示设备和其他有关系统。
核动力反应堆仪表和控制系统手册
核动力反应堆是一种利用核裂变产生能量的装置，它需要精确的仪表和控制系统来确保安全运行。
本手册将介绍核动力反应堆仪表和控制系统的基本原理、组成部分、工作流程和维护方法。
一、仪表和控制系统的基本原理1.1 仪表和控制系统的作用仪表和控制系统是核动力反应堆的关键部件，它们的作用是监测和控制反应堆的运行状态，确保反应堆在安全范围内运行，并在需要时进行调节和紧急停机。
1.2 仪表和控制系统的原理仪表和控制系统通过传感器和控制单元来实现对反应堆的监测和控制。
传感器负责采集各种参数，如温度、压力、流量、放射性测量等，控制单元根据传感器采集到的数据进行分析和处理，并对反应堆进行相应的控制操作。
二、仪表和控制系统的组成部分2.1 传感器传感器是仪表和控制系统的核心部件，它们负责采集各种参数，并将采集到的数据传输给控制单元。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、放射性传感器等。
2.2 控制单元控制单元是仪表和控制系统的控制中心，它负责对传感器采集到的数据进行处理，然后根据预设的控制策略对反应堆进行控制操作。
控制单元通常采用先进的计算机技术，具有高速、精密的数据处理能力。
2.3 控制阀控制阀是控制系统实现对反应堆流体参数调节的关键部件，它们根据控制单元的指令来调节反应堆中的流体流动，以实现对反应堆的控制。
三、仪表和控制系统的工作流程3.1 监测阶段在反应堆运行过程中，仪表和控制系统不断地监测各种参数，如温度、压力、流量、放射性测量等，以确保反应堆的运行状态处于安全范围。
3.2 控制阶段根据传感器采集到的数据和预设的控制策略，控制单元对反应堆进行相应的控制操作，如调节冷却剂流量、控制放射性活度、调节反应堆功率等。
3.3 故障处理如果仪表和控制系统监测到反应堆出现异常情况，如温度过高、压力异常等，控制单元会立即发出警报，并采取相应的措施进行紧急停机或调节。
四、仪表和控制系统的维护方法4.1 定期检查对仪表和控制系统的传感器、控制单元、控制阀等关键部件进行定期检查和维护，以确保其正常工作。
核仪表系统(RPN)
1.6 其它系统§1.6.1核仪表系统（RPN）一、系统功能RPN,(核仪表系统,这样叫不准确，应为核功率测量系统)的主要功能是：1、连续监测反应堆功率、功率水平的变化及反应堆轴向功率分布。
为此，核仪表系统（RPN）由设置在反应堆压力容器周围的一系列探测器进行中子注量率测量，并对测得的各种模拟信号予以显示，给操纵员提供在装料、启动、功率运行及停堆等反应堆状态下中子注量率信息。
2、通过功率测量通道所得信号计算，可监测反应堆径向功率的倾斜和轴向的功率偏差。
3、向功率调节系统、反应堆保护系统提供功率量程范围内中子注量率信息。
4、它在安全方面的作用是通过功率量程测量通道高中子注量率和中子注量率变化率高信号触发反应堆紧急停闭。
二、系统的组成核仪表系统（RPN）所需测定的范围是从额定功率的10-9直至额定功率的200%。
为此，该系统包括：1、分属于源量程、中间量程和功率量程的8个独立的测量通道，它们可以提供三种不同的保护水平。
2、3个辅助的中子注量率监测通道。
测量通道是指由一些必要的元件或者仪表、装置所组成的系统。
8个独立的测量通道是：图(1),图（2）。
1、源量程测量通道（CNS），它由2个独立的相同线路组成。
在停堆时和在电站启动的初始阶段，源量程线路保证中子注量率的冗余测量。
它的测量范围是10-1到2×105n/cm2.s。
（额定功率的10-9到10-3%）2、间量程测量通道（CNI），它由2个独立的相同线路组成，保证中子注量率从2×102到5×1010n/cm2·.s。
（额定功率的10-6到100%）范围内的冗余测量。
中间量程测量线路是在反应堆图（2）探测器轴向布置1551563、功率量程测量通道（CNP ），它由4个独立的相同线路组成。
它保证堆芯上部、下部以及平均的中子注量率的冗余测量，测量范围5×102到5×1010n/cm 2.s 。
核反应堆仪表1
School of Nuclear Science and Technology
智能仪表和计算机在核反应堆中的应用目录schoolnuclearscience流量检测仪表10
核反应堆仪表
核科学与技术学院 School of Nuclear Science and Technology
目录
绪论 2. 测量的基本概念 3. 堆芯外核检测仪表及系统 4. 堆芯内中子通量检测仪表及系统 5. 核辐射剂量监测仪表 6. 射线探测器与放大器的连接 7. 温度检测仪表 8. 压力和压差检测仪表 9. 流量检测仪表 10. 液位检测仪表 11. 位置检测仪表 12. 振动检测仪表 13. 智能仪表和计算机在核反应堆中的应用
1.
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教材及参考书
教材：钱承耀主编《核反应堆仪表》兰英等编著《核电站辐射测量技术》
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绪论 2. 测量的基本概念 3. 堆芯外核检测仪表及系统 4. 堆芯内中子通量检测仪表及系统 5. 核辐射剂量监测仪表 6. 射线探测器与放大器的连接 7. 温度检测仪表 8. 压力和压差检测仪表 9. 流量检测仪表 10. 液位检测仪表 11. 位置检测仪表 12. 振动检测仪表 13. 智能仪表和计算机在核反应堆中的应用
1.
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绪论 2. 测量的基本概念 3. 堆芯外核检测仪表及系统 4. 堆芯内中子通量检测仪表及系统 5. 核辐射剂量监测仪表 6. 射线探测器与放大器的连接 7. 温度检测仪表 8. 压力和压差检测仪表 9. 流量检测仪表 10. 液位检测仪表 11. 位置检测仪表 12. 振动检测仪表 13. 智能仪表和计算机在核反应堆中的应用
核仪表系统（RPN）介绍-电力系统
讨论问题请画出反应堆堆芯功率分布的形状如何堆芯功率测量核仪表系统(RPN)反应堆功率背景知识以下反应堆功率沿燃料元件长度分是不均的，即使100%Pn功率，也可能使燃料元件局部烧毁。
所以只研究反应堆发出多大功率是不够的，还要研究反应堆功率在堆芯内是怎样分布的。
有关功率分布的基本参数是线功率密度。
它定义为单位长度燃料元件产生的功率，单位为W/cm。
堆芯径向功率分布呈贝赛尔函数形状，这是由堆芯结构、燃料组件及控制棒的对称布置决定的，在运行中很少改变，也无法控制。
所以，人们只研究轴向功率分布。
堆芯轴向功率分布与控制棒位置、氙毒、燃耗等因素有关，它的形状随时变化。
核仪表系统(RPN)核仪表系统(RPN)表示满功率时情况；下部大，主要是冷却剂人口温度低负温度效应引起；控制棒移动对其影响大；运行中变化不大；特征参数，设计确定；反应堆功率背景知识核仪表系统(RPN)核电站反应堆堆芯功率分布（或称中子通量密度分布）是一个极其重要的物理量。
在发电运行之前进行的零功率分布试验，除了检验燃料组件装堆的正确性之外，对堆芯的物理设计是一个很好的验证。
更为重要的是，堆芯功率分布与核电站的安全运行和经济运行有着直接的联系。
在不同的燃耗寿期有不同的功率分布，也有着不同的运行要求。
所以在核电站正常运行时要定期进行测量。
堆芯功率分布直接影响燃料元件的燃耗深度，燃料组件每年都要进行部分更换和重新排列，而这个一年一度的换料方案主要就是根据这些数据来制定的。
核仪表系统(RPN)几种功率指示1、核功率：测量值是以中子通量作为变量的线性函数，受燃耗影响的，需定期校准。
在主控P8 盘显示。
2、热功率：是与燃耗无关的一回路温差和流速的线性函数，在主控P8 盘显示。
3、电功率：主控墙上显示GRE001UV显示CIS中显示核仪表系统(RPN)核仪表系统(RPN)大亚湾和岭澳四台机组发电能力跟踪日报日期 参数D1#D2#L1#L2#19KKO电功率（机组实际出力） MWe986982984.4987.22GRE001UV电功率 MWe9909879879883主控墙上显示 MWe9919899909924CIS 显示 MWe 9889909909935KME热功率 ﹝额定值为2905MW） MW2896.92893.02894.72895.061核KIT、2核KDO热功率 MW289728962890.52895.87RPN最大值（〈102%） %99.6100.8100.2101.78RPN平均值 %99.5100.6100.1101.49海水温度CRF501CT ℃22.322.322.422.410CVI001MP汽轮机背压 mbar7777686811修正到额定热功率时的电功率 MWe988.8986.1987.9990.612发电潜力 MWe2.8 4.13.5 3.413 其中:受KIT/KDO热功率波动限制量MWe3.0 3.0 3.0 3.014 其余:可调节部分 MWe -0.21.10.50.415带STR 对电功率的影响 MWe-2.00.00.0-2.016APG 流量变化对功率的影响 MWe 0.30.3-0.10.917APA 运行对电功率的影响 MWe 0.00.00.00.018“其它情况”对电功率的影响 MWe0.00.00.00.019折算到同工况额定热功率时的电功率Mwe 990.5985.8988.0991.7202004-04-16.热功率与电功率以KME 和9KKO 为准，核仪表系统（RPN)教学目标1 、掌握核仪表系统（RPN）的功能、组成2、掌握源量程、中间量程、功率量程中子探测器工作原理3、了解提供的信号作用核仪表系统(RPN)核仪表系统（RPN）核仪表系统（RPN）是用分布于反应堆压力容器外的一系列中子探测器来测量反应堆功率、功率变化率以及功率的径向和轴向分布等，是直接关系到反应堆安全的重要系统之一。
核聚变反应堆的关键仪表系统都需要哪些功能
核聚变反应堆的关键仪表系统都需要哪些功能在探索清洁能源的道路上，核聚变被视为未来能源的希望之星。
而要实现安全、高效和稳定的核聚变反应，关键仪表系统起着至关重要的作用。
那么，这些关键仪表系统到底都需要哪些功能呢？首先，精确的测量功能是必不可少的。
核聚变反应过程中，涉及到众多物理量的变化，如温度、压力、磁场强度、等离子体密度等等。
仪表系统需要能够准确地测量这些物理量，为研究人员提供精确的数据。
以温度测量为例，核聚变反应堆内部的温度可能高达数千万度，常规的测温手段根本无法适用。
这就需要特殊的高温测量仪表，能够在极端环境下正常工作，并且保证测量结果的准确性和可靠性。
再者，实时监测与快速响应功能也是关键所在。
核聚变反应是一个极其复杂且快速变化的过程，任何微小的异常都可能引发严重的后果。
因此，仪表系统必须能够实时监测各个关键参数的变化，一旦发现异常，能够迅速发出警报并采取相应的措施。
比如，当等离子体的密度突然发生变化时，仪表系统要能够在瞬间捕捉到这一变化，并及时通知控制系统进行调整，以维持反应的稳定性。
强大的数据采集与处理功能同样不容忽视。
在核聚变实验或运行中，会产生海量的数据。
仪表系统不仅要能够采集这些数据，还要对其进行快速有效的处理和分析。
通过数据处理，提取出有价值的信息，帮助研究人员了解反应的状态和趋势，为优化反应条件、提高能量输出提供依据。
同时，这些数据还需要进行存储和管理，以便后续的深入研究和分析。
可靠性和稳定性也是仪表系统的重要功能要求。
核聚变反应堆的运行环境极其恶劣，存在强辐射、高温、高压等多种不利因素。
仪表系统必须能够在这样的环境下长期稳定运行，不易出现故障。
为了实现这一点，需要采用高品质的材料和先进的制造工艺，同时进行严格的质量检测和可靠性测试。
此外，抗干扰能力也是必不可少的功能之一。
在核聚变反应堆周围，存在着各种电磁干扰和噪声。
仪表系统需要具备良好的抗干扰性能，能够在复杂的电磁环境中准确地获取和传输信号，不受外界干扰的影响。
核反应堆仪表9
开关处于D位置，电桥平衡时有 R1’+Rb+Rw2=Rt+Rw1+Ra
两式相加得 R1’+R1=2Rt ，∴ Rt=(R1’+R1)/2 可见，不仅可以消除引出线电阻的影响，还可以消除连接导线间接触 24/25 电阻及其阻值变化的影响。
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7.2 电阻温度计—金属测温电阻
小型铂热电阻
防爆型铂热电阻
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7.2 电阻温度计—金属测温电阻
铜热电阻
铜热电阻的电阻值与温度近于呈线性关系，电阻温度 系数也较大，且价格便宜，所以在一些测量精度要求 不是很高的情况下，就常采用铜热电阻 但其在高于100℃的气氛中易被氧化，故多用于测量－ 50∽150℃温度范围 我国统一生产的铜电阻温度计有两种：Cu50和Cu100
⑤ 复现性好、复制性强、容易得到纯净的物质
⑥ 价格便宜
综上，通常用以制造工业用热电阻的金属材料有铂、铜、镍、铁四 种。由于铁和镍很难提纯，特性不够稳定。因此，我国目前只生产 铂、铜两种材料的标准化热电阻。
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7.2 电阻温度计—金属测温电阻
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7.2 电阻温度计—半导体热敏电阻
半导体热敏电阻
半导体热敏电阻通常由铁、镍、锰、铜等的氧化物、硝酸 盐等原料制成。
核电厂核仪表系统安装与布置影响分析
核电厂核仪表系统安装与布置影响分析发布时间：2023-01-30T08:24:43.570Z 来源：《中国电业与能源》2022年8月16期作者：张浩彭振[导读] 从核电站测量系统的组成部分开始，根据核电站运行的经验张浩彭振连云港金辰实业有限公司江苏连云港 222000摘要：从核电站测量系统的组成部分开始，根据核电站运行的经验，对设备的安装和安排以及安装的后果进行了详细分析。
在核电站的建设阶段，必须确保电厂测量系统部件的正确安装和定位，以便系统能够监测到微弱的信号并在调试后安全运行，从而实现电厂测量系统在其运行中的重要作用。
关键词：核电厂；仪表系统；安装；布置引言核仪器系统利用位于反应堆容器外的一系列中子探测器测量进入堆芯火焰的中子注入率，以提供对反应堆功率、功率变化率和功率分布的连续监测，以便在启动、关闭、启动和关闭期间向操作员提供反应堆状态信息，并在中子注入率和变化率超过分析中规定的数值时向反应堆保护系统提供信息。
这表明反应堆的紧急关闭。
在为高安全性核电站设计的核电站仪表中，核电站仪表的正确安装和调试直接关系到核电站的安全性和经济性。
本文讨论了核电站中仪表的安装和位置，并分析了其潜在的影响。
1系统仪器的组成核设备系统由中子探测器、隔离器、控制柜和相关连接电缆组成。
中子检测器是一个安全装置。
为了确保对反应堆从源控制级到高功率级的连续保护和控制，使用了三个探测器来控制中子注入反应堆堆芯火焰的速度，即源控制探测器、中间级探测器和功率级探测器。
这四个柜子是安全级别的设备，属于IP、IIP、IIEP和IVP四个保护组。
为了满足独立性的要求，核测量系统的四个柜子被安排在四个独立的控制柜中。
机柜主要包括信号调节和处理设备，用于信号源、中间段和电源段。
控制柜是一个安全装置，控制柜与同一楼层的柜子位于一个单独的连接点。
控制柜主要由控制计算机和显示单元组成。
连接电缆主要是探测器和机柜之间的专用电缆，包括机柜内的非一体化同轴连接电缆和机柜外的同轴连接电缆。
核反应堆仪表4
去除γ本底；而且天然氦中3He含量仅为0.013％，制备价格贵 ，因此一般仅在探测几十或几百keV能量的中子时应用。
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3.3 中子探测仪表 3.3.1 中子探测的基本方法 2 核反冲法 使用中子与物质原子核发生势弹性散射这种作用探测 中子的方法常称为核反冲法。 中子靠近原子核时，受到核力场的作用而被散射，入 射中子把一部分能量转移给原子核，原子核获得 反冲能，所以叫做反冲核。反冲核一般具有一定 电荷，可以用测量带电粒子的方法测量。核反冲 法就是通过探测反冲核这种带电粒子来探测中子 的。
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3.3 中子探测仪表 3.3.1 中子探测的基本方法 3 核裂变法 快中子和热中子都能引发重核裂变，重核裂变生成的 几个中等质量原子核称为裂变碎片。裂变碎片是 重带电粒子，能使物质原子电离或激发。通过探 测裂变碎片探测中子的方法称为核裂变法。 中子引起裂变时放出的能量大约是200MeV，两个裂 变碎片共带走165MeV。入射中子的能量一般都 远小于这个数值，因此这种方法不能用来直接测 定中子能量，主要用来测定中子通量。
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3.2 核反应堆功率的测量 核反应堆周期测量原理： 周期？ 在反应堆物理中，反应堆周期定义为反应堆内中子密度 变化e倍所需的时间，用T表示。
设在反应堆内中子以相同的速度v杂乱无章地运动，堆 内平均中子通量密度φ＝nv，则反应堆功率与周期的关 系
3.3 中子探测仪表 3.3.1 中子探测的基本方法 4 活化法 中子辐照生成新的不稳定核素的过程称为“活化”或 “激活”，所产生的放射性称为“感生放射性” 。 测量经过中子辐照后材料中的放射性，就可知道中子 的强度，这就是活化法。 n115 In 116 In 例如，
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核辐射检测装置组成核辐射探测器、探测器输出信号的处理仪器和其它一些附属设备。
核辐射探测器的主要作用使进入探测器灵敏区域的核辐射转变为信号处理设备能够接收的信号
光电倍增管的作用把闪烁体的光信号转换成电信号，并且充当一个放大倍数大于105的放大器。
组成由一个光阴级和多个倍增电极以及一个阳极。
光阴极把入射光能量的一部分转变成电子，电子受加速飞回倍增电极，在每个倍增极上发生电子倍增现象，每个倍增极的倍增系数mi大约和倍增极之间的电压成正比例
光电倍增管的主要特征及影响因素
总灵敏度(总灵敏度随外加电压而增加) 暗电流(必须设法尽量减少)
光阴极(灵敏度高（即光电转换效率高）、灵敏层均匀、与所用荧光体具有合适的光谱响应)分辨时间(10-9秒数量级)
倍增周期，代表堆功率变化趋势、快慢和反应堆所处的状态。
T=3s，说明堆功率每3s 增加1倍，反应堆处于超临界状态；T= - 25 s，说明堆功率每25s降低1倍，反应堆处于次临界状态。
T= 无穷，说明堆功率为常数，反应堆处于临界状态。
如果倍增周期为一过小的正值，说明反应堆功率增加过快，容易失控。
在启动反应堆升功率时，一定要时刻监视倍增周期，禁止其小于18s 核仪表系统(RPN)的功能1提供信号2提供控制信号，移动控制棒；3监测功能:监测反应堆径向倾斜和轴向功率偏差。
倍增时间反应堆中子通量及功率变化1倍的时间
堆外核测量系统组成：2个源量程测量通道（正比计数管）2个中间量程测量通道（补偿电离室）4个功率量程测量通道（非补偿电离室）长电离室,分6个灵敏段,分别测量堆芯上部、下部中子通量；3个辅助量程（声光技术率通道·功率比较通道·功率分布的监视通道）
源量程的测量原理：入射中子会与硼发生核反应，核反应产生的锂离子和@粒子使计数管内的氩气电离，产生电子和正离子在外电厂作用下，电子和正离子分别向阳极和阴极运动形成电脉冲。
产生电流先经过放大器和甄别器产生信号送往视听计数器电路转换为直流电流输出电流送到a周期计线路（用于显示）b模拟量输出线路（用于指示和记录逻辑量）c输出电路用于报警和保护
中间量程测量原理r补偿电离室由涂硼电离室对中子和r敏感而补偿电离室中由于不涂硼故反对r敏感。
在补偿电压作用下只产生r电流，方向与涂硼电离室相反，且两电离室对r灵敏程度相同，因此输出电流就是要测得的数据。
核辐射转变为电信号的过程第一阶段：入射子通过与探测器物质的相互作用，转变或产生带电粒子，这些带电粒子在探测器内的一个特定区域使原子或分子电离和激发第二阶段：初电离或激发的原子，在探测器的外加电场中作定向移动，因而在探测器外部负载电路中给出一个电流信号，称为探测器的本征电流信号。
探测器是涂硼长电离室，由6个敏感段构成
核电厂辐射剂量监测⒈燃料元件包壳破损的监测；⒉蒸发器管子破漏放射性监测；⒊冷却水及其管道放射性监测；⒋厂房内γ辐射场的监测；⒌工作室放射性气体及气溶胶监测；⒍衣物，工具的表面污染测量；⒎个人剂量监测；⒏环境放射性监测。
热电偶配用的数字式电压表的基本原理是把被测模拟电压量转换为二进位制的数字量再用数码显示器按十进位数码显示出来其核心部件是模-数转换器简称A/D转换器弯管流量计原理：稳定流动的流体通过弯管时，由于离心力的作用在弯管内、外侧壁上产生压力差，曲率半径一定的90º弯管，在离开其弯曲中心最远位置和最近位置上所测得压力差的平方根正比于流体的流速，即正比于流体的流量。
核辐射式液位计的原理由于γ射线受物质的吸收比β射线要小，它能穿过几十厘米厚的钢板或其他固体物质，所以γ射线液位计应用较多。
γ射线在穿过物质时，会被物质的原子散射和吸收，它的强度随着物质层
的厚度呈指数规律而衰减
差动变压器位移检测仪表在反应堆和核电站中的应用主要包括下列几个方面l. 燃料在包壳内部的轴向膨胀或收缩的检测2．由于温度或压力变化而可能导致燃料包壳的轴向增长的检测3．燃料元件弯曲度的检测4．控制棒或燃料元件振动的检测5．控制棒棒位的检测6．阀门位置指示7．各种构件相对位置的检测。
主冷却剂流量测量主冷却剂流量的测量是利用弯管流量计测量的。
在反应堆每个环路中段弯管处设置3个差压变送器。
在弯管外侧有一个共同的高压测口，在弯管内侧有三个低压测口，由弯管内外的压差得出主冷却剂的流量，并向反应堆保护系统提供信息。
这种测量装置的基本功能是提供流量是否在减少的信息。
这种流量测量方法有一个优点是不需要把任何部件插到冷却剂流道中。
若流道中插入部件将产生压降，结果或是降低了流量，或是需增加泵的功率。
应用弯管流量计来测量冷却剂流量必须满足以下两个条件①弯管流量计的上、下游必须是直管段，而且要求上游直管段不少于28D，下游直管段至少长7D（其中D为管的内径）；②管内流体的雷诺数必须大于5×l04。
闪烁计数器的工作原理根据射线照射在某些闪烁体上能使它发出闪光的原理进行测量的一种探测器。
闪烁体有机和无机两大类。
闪烁体材料无机晶体：有单晶体（如Tl 激活的NaI和Tl激活的CsI）和粉末晶体（Ag 激活的ZnS）。
有机闪烁体：分为有机晶体、有机溶液和塑料闪烁体等。
光电倍增管作用：把闪烁体的光信号转换成电信号，并且充当一个放大倍数大于105的放大器。
闪烁计数器应用在放射性强度方面：
α粒子的探测( 最有效的闪烁体ZnS （Ag） )
β粒子的探测 (有机闪烁体 )
γ射线探测 (NaI（T1） )
能量测量方面：各种闪烁谱仪
压力容器水位测量具有以下功能：
失水事故发生时监测堆芯淹没情况
正常充、排水时观察反应堆内水位情况
主泵启动时，监测堆芯压差水位探测部分包括6台差压计、12只金属膜片隔离器、压力传输管道与阀门
差压计分两个系列，每个系列3台，其中一台宽量程差压计、一台窄量程差压计和一台参考差压计
一回路冷却剂温度测量计冷却剂温度测量元件广泛使用铂电阻温度计。
使用时通常把温度计安装在由蒸发器进口到出口以及主泵出口连接的旁路管线上，而不是直接安装在反应堆进出口的主管道上。
这样可以使它们处于相当低的辐射场中，从而提高测量的准确度，另一方面也防止冷却剂流动的冲击力过大损坏电阻温度计。
由于安装在旁路上，会造成温度测量的超前后滞后，必须在检测系统设计时加以补偿。
有些核电站不用旁路测温法，这种设计上的差别，主要取决于测量元件的可靠性，响应时间和管道开孔的情况等。
一回路冷却剂回路压力测量压力传感器一般利用液柱高度改变或弹性元件位移的原理制成，由于仪表液体与冷却剂可能存在偶然相混的缘故，核电站通常使用弹性敏感元件，多采用弹簧管压力计。
压水堆冷却剂回路的压力测量，通常是在稳压器上安装一个支管段，再从支管上引出几个引压管送至压力变送器来测量压力。
稳压器有七路压力测量通道，两路用于压力调节，三路向反应堆保护系统提供压力保护信息，两路用于校正压力测量通道。
压力测量按其量程可分两种：一种为启动和停堆过程中的宽量程测量，一种是功率运行期间的高起点窄量程测量。
温度检测仪表在水堆核电站中的应用
热电偶在堆芯温度测量中的应用
热电阻在核岛温度测量。