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      某研究堆中子計(jì)數(shù)裝置工作異常的分析與處理

      2016-12-27 16:06:14杜雙余峰肖克雅
      科技傳播 2016年19期
      關(guān)鍵詞:信號(hào)電纜電磁干擾探測(cè)器

      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(guò)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(guò)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(wèn)題。

      1 故障現(xiàn)象

      正常的臨界操作培訓(xùn)過(guò)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(jiàn)附表1)

      此次培訓(xùn)過(guò)程中,計(jì)數(shù)裝置的狀態(tài)異常。在臨界操作培訓(xùn)過(guò)程中,外推無(wú)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(jiàn)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(wú)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(guò)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(wú)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(guò)使用壽期,導(dǎo)致性能下降引起的。經(jīng)過(guò)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(gòu)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(lái)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(jiàn)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(wèn)題。更換電離室解決了原電離室性能下降的問(wèn)題,但儀器本身還存在其它干擾的問(wèn)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(guò)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(wèn)題。更換電離室解決了原電離室性能下降的問(wèn)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(yáng)電源,且其外形為黑匣子,無(wú)法檢修。其工作原理為通過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生脈沖信號(hào)或開(kāi)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(wú)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(guò)使用壽期性能下降的問(wèn)題、主控室其它儀器儀表對(duì)裝置的干擾問(wèn)題,徹底解決了臨界實(shí)驗(yàn)和開(kāi)堆過(guò)程中兩臺(tái)裝置計(jì)數(shù)不能正常工作的問(wèn)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(guó)亭.電氣工程CAD[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2002.

      [2]中國(guó)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(guó)建設(shè)部,2008.

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