最新核电厂仪表和控制系统

➢ 核电厂仪表和控制系统主要有三种功能：信息功能、 控制功能和保护功能。
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1．2．1 信息功能
➢ 核电厂的I&C系统监测核电厂的有关参数，并实时地提供给 操纵员，以便操纵员全面了解核电厂的运行状态，以利于最 佳控制核电厂的运行，同时对数据进行处理和存贮，支持核 电厂的最佳运行。信息功能主要包括：
➢ 仪表系统就如人体感觉器官，它存在于核电厂所有系统 的各个角落，用来把系统或设备的物理参数(如温度、 压力、流量、电压、电流等模拟量)或状态参数(开、关 等)告知运行人员。仪表系统通常包括传感器、放大器、 指示器、记录仪、限位开关、指示灯、继电设备、计算 机、打印机及其屏幕等。
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1)监测反应堆的中子通量水平及其变化率： 2)监测堆内中子通量分布及温度场分布； 3)监测核电厂的区域辐射剂量和工艺过程辐射剂量； 4)监测核电厂的工艺过程参数(核岛和常规岛的各工艺回路的
温度、压力、流量、液位)； 5)监测设备的状态、位置、运动速度(例如控制棒驱动机构、
主泵、汽机等的状态、位置、转速等)； 6)监测燃料元件包壳的破损； 7)监测冷却剂的纯度；
核电厂仪表和控制系统
➢ 核电厂把核能转变为电能进行发电。它包括核 岛和常规岛及BOP（电站辅助设施）。蒸汽发 生汽器把核岛和常规岛组合成一个整体，再加 上一些必要的辅助系统，构成一个完整的核电 厂。
➢ 现在国际上的核电厂主要有压水堆核电厂、沸 水堆核电厂、重水堆核电厂、气冷堆核电厂、 快中子堆核电厂等几种
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1．2．3 保护功能
➢ I&C系统的保护功能主要用于保护核电厂、环境及人员 的安全。并且当核电厂出现事故时，保护核电厂的主要 设备、人员的安全，控制放射性对环境的影响。它主要 包括：
1)当核电厂出现异常瞬态事件时，依靠保护系统立即触 发安全停堆，停止反应堆的链式反应，并迅速把反应堆 引入深的次临界状态，防止瞬态事件的进一步发展；
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8)监测反应堆及设备的事故状态(如冷却剂的 泄漏)；
9)设备潜在故障的诊断及报警： 10)供电的监测与报警： 11)火灾的监测与报警 12)异常、故障或事故的声光报警： 13)系统间的信息传输； 14)计算机的信息处理及存贮： 15)环境监测。
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1．2．2 控制功能
2)当核电厂出现事故时，除立即触发停堆外，还触发有 关的专用安全设施动作，来中止或缓解事故的后果；
3)设置安全连锁，防止因操纵员误操作而造成事故工况； 4)对执行安全功能的设备进行故障诊断，保证它们的安 全功能不受影响。
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1.3 压水堆反应性控制
➢ 在反应堆运行过程中，由于核燃料的不断消耗和裂 变产物的不断积累，反应堆内的反应性就会不断减 少；
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1．2 核电厂仪表和控制系统的主要功能
➢ 核电厂的控制和仪表系统是为核电厂各部分各系统包括 核岛、常规岛和BOP提供各类控制、保护的手段及监视 信息，以保证核电厂能安全、可靠和经济地运行。
➢ 整个核电厂约由几百个系统组成，系统又由各类设备 组成，每个设备需完成一个或几个功能。要求设备执行 何种功能决定于核电厂的运行工况，例如启动工况、满 功率运行工况、热停堆工况等。反过来我们也可以这么 说，电厂运行工况的实施有赖于相关系统及设备实施的 是何种功能。
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1．3．1 压水堆反应性效应
➢ 在压水堆引起反应性变化的主要是燃料、慢化剂和毒物。
➢ 1)燃料温度系数
温度效应是反应堆温度变化而引起反应性变化的效应，用温 度系数度量。燃料反应性温度效应主要是由U238的共振吸收 随温度变化引起的。燃料温度的上升导致燃料有效吸收截面 增大，中子吸收增大，所以， U238的燃料温度系数总是负 的。并且响应时间仅零点几秒。
➢ 反应堆功率变化也会引起反应性变化。
➢ 为使反应堆在运行过程中能补偿上述效应引起的反 应性损失，反应堆的初始燃料装载量必须比维持临 界所需的量多得多，使堆芯寿命初期具有足够的剩 余反应性。
➢ 为补偿反应堆的剩余反应性，在堆芯内必须引入适 量的可随意调节的负反应性。此种受控的反应性既 可用于补偿堆芯长期运行所需的剩余反应性，也可 用于调节反应堆的功率水平，还可作为停堆手段。
➢ 2)慢化剂温度系数
慢化剂水的温度升高时，水膨胀，密度减小，慢化能力减 弱，使反应性变小，故温度系数是负的。由于压水堆是载硼 运行，温度升高时，硼毒作用将随硼密度减小而下降，使反 应性增大，故硼酸的反应性温度系数是正的，如果硼酸浓度 足够大，慢化剂温度系数将变为正的。而压水堆在功率运行 时，要求慢化剂温度系数是负的，该温度效应响应时间较长 (约几秒)。因此，在反应堆温度效应反馈中起决定作用。
➢ 核电厂的I&C系统控制核电厂在规定的工况下运 行，它主要包括：
1)现场控制 2)远距离控制(遥控—把操纵员的指令传递到被 控设备，控制该设备响应操纵员的指令) 3)自动控制(使被控的输出量自动稳定在一个 整定值范围内，或者受控设备纽按规定条件或 时序动作)。
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➢ 为了完成控制功能，核电厂设置了很多必要的 控制系统，主要的控制系统有： ——反应堆功率控制系统： ——一次冷却剂过程参数监测及控制系统； ——二次冷却剂过程参数监测及控制系统： ——汽轮机控制及保护系统； ——发电机控制及保护系统； ——换料控制系统： ——核电厂信息处理系统等。
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➢ 控制系统即是用来改变系统和设备运行状态以执行 电厂所要求的功能的手段，它既可以改变系统和设 备的状态，也可以维持系统和设备的运行参数在某 一指定范围之内。它通常由控制按钮、选择开关、 继电设备、接触器或断路器、定值器、放大器、驱 动器、控制台(屏)等设备组成。
➢ 控制系统的设计还应做到减少误操作的可能性，及 减轻由于系统的故障所造成的后果。
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➢ 核电厂控制可分为两个部分：反应堆功率控制 和过程控制。
反应堆控制是通过控制冷却剂中硼的浓度和控制棒 的抽出或插入堆芯从而控制反应堆的启动、功 率调节、停堆和紧急安全停堆。
过程控制主要是指对热传输的压力、装量等控制以 及二次冷却剂和汽轮机及旁排等的控制。电力 输出的频率和电压是通过汽轮机负荷控制器控 制汽轮机的蒸汽流量实现的。