GB T 12789.1-1991 核反应堆仪表准则 第1部分 一般原则.pdf
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1、UDC 621. 039. 564 F 87 共一部. . GB 1 2 7 8 9 . 1 - 9 1 准贝I一般原贝。Criteria for nuclear reactor instrumentation Part 1 : General principles 1991-04-11发布1991-12 01实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准核反应堆仪表准则第一部分:一般原则Criteria for nuclear reactor instrumentation Pa时1,General principles 本标准等效采用国际标准!EC231-(1967)核反应堆仪表一般原则。主
2、题内容与适用范围GB 12789. 1 91 本标准规定了核反应堆安全运行所必需的专用仪表及其应用的一般原则。本标准给出般反应堆仪表的设计指南和实施导则。对特定堆型的仪表在其他标准中另有规定本标准适用于与反应堆整体安全和有效控制有直接关系的仪表2 引用标准GB 40a3 核反应堆保护系统安全准则3 总的要求3, 1 运行管理指挥系统应对反应堆安全运行负责。指挥系统的主要目标是实现安全原则、可用性原则和人因工程原则但是在整个反应堆寿期内设计应尽量简化各种可信工况下的安全操作。3.2仪表设计应能使操纵员对反应堆装置的物理状态和动态特性作出充分估计,提供报警来指示出异常状态。3,3 仪表所要求的保护
3、级别由下述考虑确定z3, 3, 1 在事故情况下,要求该安全系统正确动作,以避免事故对公众产生不可接受的危害结果该类仪表的保护级别是由人道主义、可实现性、经济性和其他考虑而确定的。3. 3. 2该安全系统的安全失效不会导致对公众产生不可接受的危害作用。此情况下安全系统的功能是为保护反应堆免于破坏并减少事故过程中对工作人员的辐照3, 4考虑到事故的多种性质,堆芯过度辐照导致堆芯性能的复杂化以及估算偶然事件影响所采用的数学模型可能引入未知误差,采用单一参数测量一般是不能提供充分保护,因此,至少应测量二个独立参数来监测某种偶然事件,执行保护,而其中一个参数应直接测量3, 5 反应堆控制系统和反应堆安
4、全系统应保持独立一个系统的故障不会引起另一个系统的误动,要求安全动作优先于控制动作3, 5, 1 当反应堆控制系统产生任何故障(故障组合)或il.功使运行参数超出整定位时,反应堆安全系统应提供保护3, 5, 2安全系统的任何故障(故降组合)都不应使控制系统导致反应性增加。3.6反应堆处于试运行或其他非正式运行状态,仍然要提供足够的安全装置和控制装段。国家技术监督局1991-0411批准1991 12 0 1实施I GB 1 2 7 8 9 . 1 - 9 1 4 中子注量率测量4. 1 一般原则4. 1. 1 反应堆必须设置中子注量率测量,因为中子注量率仪表与其他类型仪表相比具有响应快、灵敏度
5、高的优点4. 1.2 为了反应堆安全运行,需测量很宽量程范围内的中子注量率或裂变率)特别当中子注量率很低时,在某种故障状态下,可能发生反应堆短周期,这是危险的为避免此种危害应规定反应堆有周期测量在低注量率时或中子注量率随时间变化的测量4. 1. 3反应堆较长时间运行后,在停堆状态下,测其裂变率时,应考虑裂变产物蜕变对测量的影响4. 1. 4 单个测量装置可能不满足反应堆全部量程的中子注重率测量可提供一定数量的、具有不同类型测量仪表的测量装置,按其适用测量范围分别使用。对不同的反应堆,这些装置的测量范围将有某种变化4. 2 中子探测器4. 2. 1 中子探测器设计受下述结构和使用要求的影响,特别
6、是用于高注量率测量的电离室4.2.1.1 在满足性能要求情况下,通常要求尺寸最小,以使在反应堆特定尺寸范围内能容纳足够数量探测器,并减少对被测中子注量率的扰动。4. 2. 1. 2 通常要求把探测器布置在高注量率区,以便获得最高测量将度和响应速度,即要求探测器能承受高温,因此结构材料要适应于这样的注量率水平和温度,特别要注意保持绝缘子性能4. 2. 1. 3选择结构材料应减少激发放射性活度因其活度会干扰中子测量并增加维修困难4.2.1.4 应考虑长期辐照对探测器内所使用的中子吸收活化材料的燃耗作用,以避免性能降低4.2.2 中子探测器的安装要求获得与反应堆裂变率成正比关系的热中子注量率探测器安
7、装应达到在整个反应堆功率运行范围内,反应堆功率输出与所测中子注量率之比变化最小多个探测器间的位置效应应考虑移动任何一个探测器将使其他探测器的输出变化不得超过一可接受的因子。探测器的数量选择除考虑保护需要外还应考虑空间注最率畸变的影响通常应考虑有备用探测器4. 2. 3 在中子注量率较宽量程范围内测量,为获得仪表所要求的输出信号,可采用变更探测器位置的方法(或变更巾子吸收体位置),但探测器位置的调整应是有限的,以避免产生不希望有附加效应(如收集光中子)。为延长低注盟主在探测器(如BF3计数管)的使用寿命,在高注量率时要将其提到低注量率区,当反应堆停堆时再将其插入堆内可移式探测器的位置应是可知的,
8、并能复现其位置探测器移动量和移动速度应可选择,以避免可能的损伤。例如,当探测器用来与反应堆自动控制设备相连接时,就有可能出现这种情况4. 2. 4在低中子注量率水平下进行测量,测量装置要采取措施减少射线影响建议y注量率在总信号所占比例不应超过20%。4.3 中子源当反应堆停堆时,中子注量率可能降低到无法监测的水平,此时只有采用中子源当反应堆达到临界之前,为获得有意义的信号,应这样来确定源的位置,即反应堆大约处于1%次临界时,至少95%被测中子是由裂变产生的。4, 4 中子注量率测量仪表. 4. 4. 1 一般原则4.4.1.1 中子注量率仪表通常具有三种功能ga. 安全,b. 测量和指示,2
9、GB 1 2 7 8 9 . 1 - 91 c. 自动控制4. 4. 1. 2 中子注量率测量仪表主要分为三部分ga. b. 线性电流测量装置s对数电流测量装置sc. 脉冲汁数装置。, 4. 4. 1. 3 由于中子注量率需在很宽量程范围内测量,通常采用若干个多量程装置,亦可采用可调查程装置或改变探测器位置来覆盖中子注重率全部量程。无论采用何种方案都必须注意到量程转换或调节不能造成反应堆保护作用的任何减弱当注量率达到测量装置饱和值时,或堆内中子注量率已不再与探测器输出成比例时,应采取措施以确保反应堆具有充分保护一个量程装置与另一个量程装置衔接之处,至少应有一个量级的量程覆盖4. 4. 1. 4
10、 中子注量率指示器,无论是就地还是远距离指示器,都要设计成易于识别指示器是在规定量程之内正确工作4. 4. 2线性电流测量装置通常使用三种装置ga. 超中子注量率保护装置pb. 线性功率测量装置gc. 功率偏差测量装置其输入由位于堆内或堆附近的一个或多个中子探测器取得,被测中子注量率水平应正比于堆功率。其比例因子应尽可能与棒栅及类似的影响无关4. 4. 2. 1 超中子注量率保护装置给安全逻辑装置提供信息,当功率上升到超过预先定值水平时就引起反应堆停堆。当反应堆功率信号低于定值水平时,该装置有走常信号输出(相当于“1”状态),所有其他状态,包括装置故障或定值信号失效均有保护动作信号输出相当于“
11、。”状态)装置应保证误停堆数不超过最大容许值。4.4.2.2 线性功率测量装置是用来测量和线性显示反应堆功率至少应有一个线性功率测量装置由可靠电源供电,以便在停电或其他紧急情况下能继续指示堆功率该装置的量程至少应是满功率的120%。可设置附加量程转换,这种量程转换应有明显指示,当满刻度指示为额定堆功率的10%以上时。要求电流测量精度优于满刻度指示的土1%。4. 4. 2. 3功率偏差测量装置或补偿式线性装置用于测量和显示定值功率水平附近的功率变化4. 4. 3对数电流测量装置4. 4. 3. 1 在反应性为一常数情况下,堆功率按指数上升,若将探测器信号送到对数功率放大器中,其输出按线性增加,其
12、斜率即为反应堆周期运用对数功率放大器和周期计二个设备,在至少大于6个功率量级范围内无需量程转换即可提供堆功率指示和周期指示量程上限指示应超过堆满功率的110%,最好是120%。下限指示应取这样的功率水平,即电流及其他虚假电流不大于中子电流的20%0对低于下限功率水平的短周期事故,周期停堆是有效的对数电流指示误差,忽略瞬态影响,在主要量程范围内,应在读数的土20%以内周期计的满刻度值应大于停堆定值范围忽略瞬态影响的周期指示误差应小于读数的土10%04. 4. 3. 2周期停堆是在功率停堆不能提供保护的情况下提供保护周期停堆响应要尽可能快,并与事故速度与停堆装置时间响应相适应。周期保护响应时间必须
13、满足安全要求在任何功率水平下要求周期计的均方根噪声电平尽可能低4. 4. 4脉冲计数装置4. 4. 4. 1 脉冲计数装置,可以是线性的或对数的4.4. 2条和4.4. 3条中关于电流测量装置的一般建3 GB 12789. 1-91 议,除与知测器有关部分外,都应适用于本装置。它所用的中子探测器对灵敏度低,当用于低中子注量率测量时,它比平均电流电离室具有明显优占应保证装置增益或电源电压小变化时,功率指示变化不明显。4, 4, 4. 2停堆状态下要有计数通常要求完全停堆时,计数率至少达到每秒2个计数当有效增殖系数(keff)大约为o.99时,计数率大于每秒10个计数,当计数率低于每秒2个计数时,
14、建议采用“趋临界”实验技术。低功率水平时,测量系统精度很差,因而要求脉冲计数装置要有较长的计数时间,若在此情况下设置报警或停堆定值则要避免虚假报警或虚假停堆及不可接受的延迟。4,4,4,3 当反应堆功率提到高于脉冲计数量程时,对BF,中子探测器需缩回到足够低的中子注量率区或加以屏蔽以免辐照损坏。砌沉积脉冲计数探测器,应在切除高压电源情况下置于高中子注量率区而不损坏。4,5 中子注量率水平与周期的报警、停堆4, 5, 1 当测出的中子注量率超过停堆定值时,即发出停堆信号。在停堆之前有两个报誓,其一称为“低余盘”报霄,即测出的中子注盖率接近停堆定值前某一小余量其二称为“超余最”报警,即测出的中子注
15、匠率远低于停堆定值范围。例如z按程序降低功率和冷却剂流量之后,若操纵员忽视调整停堆中子注量率水平,有可能出现超余量报苦。运行人员根据运行状态必须调整报警定值及停堆定值。4, 5, 2 为了防止电源电压变化超出可接受范围,所有装置都应设置电源报警或保护动作,要监测整个测量装置的各部分,由电源到输出。4, 5, 3若用对数功率放大器提供中子注量率水平的停堆定值,则停堆定值应在全量程内可调并预先进行刻度。亦可用此放大器提供报替。4. 5, 4 脉冲计数装置应设有高、低计数停堆定值。低计数停堆定值表明装置没有处于工作范围。对于计数率相当高,以致大量计数丢失情况下,不得设置高计数停堆定值4, 5, 5
16、周期安全堆定值应设置在满刻度(最小周期)的1/10至满刻度之间的任意正周期值上。有时亦可要求负周期安全停堆。亦可提供报警以避免周期停堆脉冲计数装置周期计亦可提供周期停堆,但应注意到计数量程的上下附近性能不可靠4, 5, 6 若采用可移探测器,贝u要注意其产生虚假周期信号而导致误停堆或达不安全状态。4.6 中子注茧率测量装置的刻度和试验4.6. 1 若用中子注量率测量仪表来指示热功率,则应根据热平衡测出的满功率来刻度这些装置由于反应堆功率和探测器位置处的中子注量率之比值可随堆芯注量来分布的变化而变化,因此刻度应在缸中毒达平衡状态时完成。为使低功率量程按照高功率量程来刻度,仪表量程应具有足够的覆盖
17、。4, s. 2测量装置的部件和基本功能单元应允许用备用部件来替换而不影响原装置刻度性能在给定电源电压情况下,要特别注意中子探测器间的灵敏度差异。4.6. 3 为简化现场测试,建议设计一个性能试验装置,把所有使用部件连接进去,测试整套测量装置。4. 7 中子注意率分布测量除了反应堆压力容器外测量热中子注量率外,有时需要知道整个堆芯轴向和径向中子注量率分布但要采用适当测量方法以保持原来的注量率分布。5 温度测量5, 1 一般原则4 GB 1 2 7 8 9 . 1 - 9 1 5. 1. 1 为了反应堆性能最佳化、控制和安全目的,均采用常规方法进行反应堆温度测量。然而针对反应堆的特殊问题,要对其
18、常规标准补充一些推荐标准,尤其要考虑测量装置的结构材料由辐照引起的物理、化学性能变化。s. 1. 2 应有足够数量的温度测点,即使在探测器寿期内预见到一定数量的温度探测器损坏,仍能维持对反应堆的有效控制。在测量装置不可更换之处,应装入足够数量的备件。s. 2辐照对温度测量精度的影响材料在堆内辐照产生各种效应,效应大小取决于辐照类型、牺照强度和被辐照材料的性质。特别应注意下述可能:a. 引入了不应有的探测器材料的核加热5b. 导体和绝缘体电阻值的变化;c. 产生物理结构的不均匀位;d. 化学元素和合金的变质。s. 3燃料元件温度测量如果燃料元件温度是个重要安全参数,则在正常和异常运行状态下都要测
19、定这个参数,在正常运行状态下使其不超过预定值,在异常运行状态下温度可能超出安全范围,测量装置需有足够响应这度来触发保护系统。在确定异常运行状态下仪表装置的要求时,必须考虑扩大丁的温度量程。要考虑到燃料元件中温度梯度、堆芯温度统计差异及燃料元件温度测点数。有时无法直接测出重要的燃料元件温度,则需由邻近的温度传感器测值中推断出。此时要考虑、受运行状态影响的热功率梯度及热传递。5. 4 慢化剂温度测量对某些反应堆要求测量侵化ffrj温度,以观察其物理特性或核特性变化。5. 5 冷却芹rj温度测茧s. s. 1 测量要求对某些反应堆,要求在反应堆入口和出口处测量冷却剂温度,也要求测量燃料通道(或工艺管
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