杜雙+余峰+肖克雅

摘 要 本文介紹了某研究堆寬量程中子計(jì)數(shù)裝置在臨界實(shí)驗(yàn)中工作異常的現(xiàn)象，并對(duì)此進(jìn)行了原因分析。文章介紹了寬量程中子計(jì)數(shù)裝置的工作原理，并從一次儀表、二次儀表、信號(hào)電纜和干擾源4個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析與驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞 某研究堆；寬量程中子計(jì)數(shù)裝置；探測(cè)器；信號(hào)電纜；電磁干擾

中圖分類號(hào) TL411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0263-02

2014年3月，在某研究堆上對(duì)核電操縱人員進(jìn)行臨界操作培訓(xùn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)寬量程中子計(jì)數(shù)裝置（簡(jiǎn)稱計(jì)數(shù)裝置）測(cè)量工作異常，現(xiàn)象主要體現(xiàn)在臨界外推過程中，中子計(jì)數(shù)漲幅不符合外推曲線規(guī)律。根據(jù)多次臨界操作培訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)象分析，初步判斷兩臺(tái)寬量程中子計(jì)數(shù)裝置工作異常，急需進(jìn)行檢修排查。經(jīng)排查故障原因確定為探測(cè)器性能變差、外部低壓電源性能變差產(chǎn)生的干擾兩個(gè)主要因素，通過對(duì)相應(yīng)設(shè)備的更換解決中子計(jì)數(shù)裝置不能正常工作的問題。

1 故障現(xiàn)象

正常的臨界操作培訓(xùn)過程中，中子計(jì)數(shù)裝置的狀態(tài)體現(xiàn)如下：

1）因未帶功率運(yùn)行，中子脈沖本底較低造成的中子計(jì)數(shù)漲幅很小。但分階段提棒引入反應(yīng)性較大時(shí)，完全可以根據(jù)兩臺(tái)計(jì)數(shù)裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行臨界外推。

2）次臨界度較淺時(shí)，分階段將3SB/6SB由0提至臨界棒位時(shí)，中子計(jì)數(shù)漲幅滿足外推曲線規(guī)律。（2013年12月18日臨界操作培訓(xùn)臨界外推數(shù)據(jù)見附表1）

此次培訓(xùn)過程中，計(jì)數(shù)裝置的狀態(tài)異常。在臨界操作培訓(xùn)過程中，外推無法利用兩臺(tái)計(jì)數(shù)裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行，主要是靠已知臨界棒位，在已知次臨界深度的情況下，進(jìn)行1/2或1/3計(jì)算逐步達(dá)臨界。（詳見附表1 2014年3月18日臨界操作培訓(xùn)）

2 工作原理

中子計(jì)數(shù)裝置主要包括5個(gè)NIM插件：前級(jí)單元、處理單元、輸出單元、高壓?jiǎn)卧偷蛪簡(jiǎn)卧?/p>

3 故障排查

針對(duì)目前某研究堆臨界外推的現(xiàn)象，專業(yè)組人員對(duì)控制保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的檢查，將此次故障排查的重點(diǎn)集中在儀器本身，包括兩臺(tái)中子計(jì)數(shù)儀器、兩套裂變電離室及傳輸信號(hào)電纜上。為了排除故障，本次檢修工作主要從二次儀表和一次儀表兩個(gè)方面進(jìn)行。

3.1 二次儀表排查

為了檢查和確認(rèn)二次儀表出現(xiàn)故障的可能性，專業(yè)人員首先對(duì)儀器進(jìn)行了自檢（計(jì)數(shù)通道檢查，周期檢驗(yàn)），儀器各項(xiàng)功能正常。其次針對(duì)中子計(jì)數(shù)漲幅不明顯的現(xiàn)象主要檢查了前級(jí)單元和處理單元。在此次故障現(xiàn)象之前，閾值通常為5V左右，且完全滿足臨界外推的要求。此次故障現(xiàn)象出現(xiàn)后，專業(yè)人員結(jié)合運(yùn)行人員次中子脈沖本底較低的分析，將閾值調(diào)至4.2V和4.0V，中子計(jì)數(shù)率變高，運(yùn)行人員重復(fù)分階段提棒，故障現(xiàn)象無變化。此次故障現(xiàn)象發(fā)生后，兩臺(tái)儀器的處理單元顯示數(shù)據(jù)的波動(dòng)性基本相似，排除處理單元故障。使用檢測(cè)儀表檢測(cè)高壓?jiǎn)卧妷汉偷蛪簡(jiǎn)卧妷?，?shù)值均正常，且電壓均穩(wěn)定。

3.2 一次儀表排查

經(jīng)過前期對(duì)一次儀表、二次儀表的故障排查，發(fā)現(xiàn)二次儀表本身工作正常，無故障，而一次儀表（即裂變電離室）故障可能性高，其可能原因是電離室已超過使用壽期，導(dǎo)致性能下降引起的。經(jīng)過專題會(huì)議進(jìn)行討論，確定了兩個(gè)方案。第一方案主要內(nèi)容為：在堆芯放入一枚中子源，人為提高堆芯中子脈沖本底，且暫不更換裂變電離室。第二方案為更換裂變電離室，完全匹配的電離室采購周期較長(zhǎng)，考慮采用其他型號(hào)電離室暫時(shí)代替，但其中子信號(hào)計(jì)數(shù)率可以滿足某研究堆計(jì)數(shù)要求。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：除了計(jì)數(shù)明顯變大，其漲幅與核電培訓(xùn)異?，F(xiàn)象一致，一方面由于反應(yīng)堆長(zhǎng)期不運(yùn)行，堆內(nèi)中子計(jì)數(shù)本底本身較低，加入的中子源強(qiáng)度為107量級(jí)，量級(jí)較低不足以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來較大變化，另一方面，裂變電離室性能本身已經(jīng)下降，其靈敏度不夠，導(dǎo)致漲幅不明顯。（詳見附表1 2014.3.21實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）

更換兩套裂變電離室后，驗(yàn)證結(jié)果如下：中子計(jì)數(shù)率漲幅基本滿足臨界實(shí)驗(yàn)的要求，但是，還存在穩(wěn)定性差、波動(dòng)幅度大等問題。更換電離室解決了原電離室性能下降的問題，但儀器本身還存在其它干擾的問題。導(dǎo)致外推結(jié)果不理想。附表四和附表五為裂變電離室檢修完畢后臨界外推的數(shù)據(jù)。

4 解決故障

經(jīng)過對(duì)設(shè)備本身、儀器連接線的故障排查均未發(fā)現(xiàn)異常，更換探測(cè)器后中子計(jì)數(shù)裝置的計(jì)數(shù)漲幅基本滿足臨界實(shí)驗(yàn)的要求，但是，還存在穩(wěn)定性差、波動(dòng)幅度大等問題。更換電離室解決了原電離室性能下降的問題，但儀器所受干擾仍然存在。

根據(jù)分析，此次現(xiàn)象確實(shí)表明低壓電源對(duì)該裝置的計(jì)數(shù)影響明顯，經(jīng)檢查，保護(hù)柜A柜和B柜共有4塊低壓電源，棒控柜A柜和B柜共有4塊低壓電源，其型號(hào)均為4NIC-Q系列朝陽電源，且其外形為黑匣子，無法檢修。其工作原理為通過處理，將外電220V交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)椤?5V和+24V三種直流電源。低壓電源在工作過程中產(chǎn)生脈沖信號(hào)或開關(guān)量處理信號(hào)，并會(huì)產(chǎn)生大量熱量影響該裝置。

處理方案：正常情況下，低壓電源性能正常時(shí)，對(duì)裝置計(jì)數(shù)無影響，出現(xiàn)此次現(xiàn)象后，專業(yè)人員將保護(hù)柜四塊低壓電源進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)有兩塊低壓電源性能降低，更換電源后，計(jì)數(shù)裝置的計(jì)數(shù)率在不提棒狀態(tài)下計(jì)數(shù)為個(gè)位計(jì)數(shù)，現(xiàn)象正常。在一周的現(xiàn)象觀察后，此次中子計(jì)數(shù)裝置異常排查工作告一段落。在后期的臨界實(shí)驗(yàn)中，兩臺(tái)計(jì)數(shù)裝置表現(xiàn)良好，臨界實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，至此，外部干擾對(duì)周期的影響得到了解決。

5 結(jié)論

此次中子計(jì)數(shù)裝置異常狀態(tài)的檢修分別解決了電離室超過使用壽期性能下降的問題、主控室其它儀器儀表對(duì)裝置的干擾問題，徹底解決了臨界實(shí)驗(yàn)和開堆過程中兩臺(tái)裝置計(jì)數(shù)不能正常工作的問題，為反應(yīng)堆的安全運(yùn)行提供了必要的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]劉增良，劉國亭.電氣工程CAD[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[2]中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院.《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16—2008）.北京：中華人民共和國建設(shè)部，2008.