物理启动专用测量系统主要用于新机组调试启动阶段或换料启动反应堆功率值升至最小可控功率过程的物理参数测量。通过测量系统显示终端物理人员可了解反应堆当前运行状态，并根据测量系统显示的参数变化实施相关的试验操作，同时也可为操纵员的运行决策提供支持；确保机组向高功率运行阶段的安全过渡[1,2]。核测量系统相比于其它工业测量系统而言，具有它自身的特殊性，主要表现在仪器及电缆需在辐射环境下持续工作，因此，仪表的设计及电缆的选型布线等必须先考虑该约束性条件。由于反应堆启动阶段，中子通量水平较低，电离室输出的电流信号极其微弱，需采用精密的仪器将该微弱信号转换为标准的4mA-20mA的电流信号后再进行处理分析；同时要求经过转换后的信号能准确地反映反应堆当前的状态；为此，对测量系统的设计也提出了较高的要求，不仅要求系统抗干扰性能强、能恶劣环境下持续工作，还要求系统转换单元具有较高的测量精度、快速响应等性能优点。

（四）探索“教学+产业”的培养方式，注重教学成果转化。高校培养大学生企业家精神的目的就是让学生在提高创新能力和实践能力的基础上，将创意通过各种创新创业孵化平台实现成功培育，最终能够走上市场实现商业价值的转化。大学生在企业家精神鼓励下所孵化出来的创新创业项目要想顺利入市，还必须实现高校和地方产业的全方位对接。

田湾核电站3号机组以1、2号机组为参考设计，核岛采用了俄罗斯设计制造的VVER-1000/428型反应堆装置[3,4]。按照业主主导、中俄方技术支持人员共同参与的模式开展机组调试工作。3号机组物理启动专用测量系统(Software and Hardware Measurement Complex，简称“SHMC”)，它是独立于堆外核测系统的装置，其专用于调试启动物理试验期间的参数监测。调试工作是系统由安装转入运行的关键一环，通过系统运行前的调试试验，对系统的设计、制造及安装质量进行全面检查，以验证其功能是否满足设计与使用要求；充分暴露设备存在的相关问题，并及时分析解决，提高系统的安全可靠性[5,8]。

1　物理启动专用测量系统(SHMC)

1.1　SHMC的组成

田湾核电站3号机组采用“无源启动”的方式启动反应堆，即依靠燃料组件中的U-238自发裂变产生的中子作为中子源；在堆芯内发生链式裂变反应释放热量。田湾核电站3号机组属于首次启动，反应堆无源启动初期内部中子通量水平较低，探测盲区较大，易造成反应堆意外超临界事故；为保证反应堆首次启动的安全进行，降低启动盲区，3号机组核测量系统采用了探测效率高、中子灵敏度高，耐辐射性能好的探测装置以及具有微电流信号采集处理能力的高精度仪表。

3)根据顶板下沉量确定顶板控顶效果，提出来压时支架均值偏阻力p1、来压时支架均值上阻力p2；利用位态方程，分别计算支架均值阻力p、来压时支架均值偏阻力p1、来压时支架均值上阻力p2及额定工作阻力p相对应的顶板下沉量，分析比较支架不同阻力时顶板控顶效果及支架循环末阻力超限比例，最终确定新支架额定工作阻力为21 000 kN，并对支架结构进行优化，工作面换用新支架后，实测表明顶板下沉量小于300 mm。

为了在机组首次启动物理试验期间准确获悉堆芯中子通量水平，田湾核电站3号机组采用了物理启动专用测量系统(SHMC)，该系统设计用于采集、显示、存档机组运行状态相关的参数信息，测量反应堆内中子参数，为物理试验人员提供数据支持。

采用兆欧表检查了探测器电缆线路的绝缘电阻，设置电表输出电压为1000V，测量了探测器正、负电压及信号电缆之间的绝缘电阻，测量结果满足大于5G欧姆的要求，测量的各电缆与外屏蔽层之间的绝缘电阻满足大于500M欧姆的要求。另外，将反应性仪、交换机、服务器、不间断电源等主要设备集成安装在同一机柜，便于线路连接及设备之间的通讯。根据设备连接电路图对设备进行了线路连接，并对机柜中各设备进行了编码命名，以便于后期线路的检查维护。

(1)位于系统前端的KNK17-1类型探测器。其为γ补偿电离室，可测量的中子通量范围为1·104n·cm-2·s-1—2·109 n·cm-2·s-1。田湾核电站3号机组堆外核测系统划分为了11个测量通道(如图1所示)，通道内安装有不同量程范围的探测器；根据调试启动物理试验的需要，3号机组采用两个KNK17-1类型探测器分别放入堆外核测1、7通道中专用于启动物理试验期间的反应堆中子通量的监测，该探测器主要特性见表1。

SHMC系统包含了4条三芯同轴电缆用于探测器电流的传输，电缆从反应堆中央大厅堆外核测通道处敷设至控制厂房，末端接入至SHMC机柜中的反应性仪输入端口，安全壳内外的电缆通过电气贯穿件连接，整个电缆线路长约几百米。电缆敷设路径的选取对确保调试及物理试验期间反应性仪采集稳定而又精确的电流信号至关重要，3号机组SHMC电缆敷设在路径选取上考虑了避开了大功率电气设备、作业频繁的路径以及易造成电缆折损的区域。为此，调试前检查了电缆的可用性，确保了在试验前满足使用要求。

 

表1　 KNK17-1的主要特性

 

Table 1　Main characteristics of KNK17-1

  

中子探测器KNK17-1外形尺寸(mm)长度680，直径51工作电阻(Ω)50×1010电容(PF)1000敏感电流，A/中子·cm-2c-1不小于60×10-14工作电压(V)V-=-180，V+=245工作温度(K)400

(2)接线盒KC-1。接线盒安装于反应堆大厅堆外核测通道入口处，其外观为不锈钢制造的薄壁圆柱体，表面为带圆孔的密封件，其一端作为探测器电缆入口，另一端为连接至反应性仪的通信电缆入口；KC-1中部固定有3个接头用于两端电缆的连接；KC-1确保了探测器信号可靠传输，提高了电缆连接部位的绝缘性及信号的抗干扰性。

通过该系统试验人员可方便的调取查看运行参数的历史数据，了解参数的变化趋势，并以此为依据预测后续反应堆可能达到的状态，提前采取预案，防止试验操作触发相关保护信号，始终确保反应堆安全运行。SHMC的数据传输过程如图4所示。

(4)不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称UPS)。为SHMC设备提供不间断的供电来源。

  

图1　田湾核电站3号机组堆外核测通道划分Fig.1　Ex-core Instrumentation system division of unit 3

网完成对各组成模块的运行控制，采集并进一步数字化处理测量通道信号；可为探测器提供工作高压，可利用MUV-01模块的Ethernet网络端口或RS-232串行端口通信方式与外围设备进行互联，也可接收上位机发送的控制指令。

SHMC整体结构框图如图3所示。通过反应性仪采集堆外测量通道探测器KNK17-1的电流信号，并进行处理分析计算反应性，同时与MCDS的堆芯核测系统(Inner Core Instrument System，简称ICIS)进行数据的共享，并在显示终端显示信息，在物理试验开展期间，保持对参数的实时监测，确保各项物理试验安全顺利的实施。

1.2　SHMC工作原理[9]

相比一期工程的设计，该装置作了较大改进、更智能化；整机采用了模块化设计，并增加了一个测量通道以及Ethernet网络端口，将探测器工作电压的调节由仪器面板的机械旋钮改成由上位机控制，具备模块故障自动识别功能，此种设计便于仪器的在线调试及后期维护。

  

图2　反应性仪结构框图Fig 2　Structure diagram of IPT-4

  

图3　SHMC结构框图Fig.3　Structure diagram of SHMC

1.3　SHMC的数据传输

SHMC可采集来自探测器的电流，以数字化的形式接收来自ICIS的数据。从ICIS计算机系统中接收的数据(通过ICIS局域网和MCDS网关)可长期贮存在存储器中进行读/写[10-12]。SHMC能采集反应性、一回路冷却剂温度、控制棒棒位等256个机组状态参数；并以图形、表、协议以及SHMC存档中指定数据的形式打印输出。

(3)服务器及显示终端。服务器作为SHMC计算单元，分别与反应性仪(简称“IPT-4”)及监测控制诊断系统(Monitoring，Control and Diagnosis System，简称MCDS)建立通讯，及时获取并分析相关参数数据。显示终端应用软件可以数值及图表的形式显示采集的参数信息，并对数据信息进行存档。

  

图4　SHMC数据传输过程Fig.4　Data transfer process of SHMC

2　SHMC的调试试验准备

2.1　系统各部件的连接性检查[13]

2.我们应鼓励未成年人见义勇为，勇于同邪恶势力作斗争，但这并不意味着让未成年人去见义蛮为、见义妄为，更不是让未成年人去做出一种勇敢但却忽略生命价值的行为，我们必须要教给他们一种方法，而不是单纯地、一刀切地否定他们的见义勇为；

SHMC主要由以下部分构成：

2.2　反应性仪的测试

在确保设备状态无故障前提下，将反应性仪MUV-01模块RS-232端口与服务电脑端口相连，运用“Iptcheck”软件对设备性能进行测试。该软件具有在线设置探测器的工作电压、以数值及图形的形式显示电流信号、通信方式设置、探测器连接性检查(test-，test+)、通道故障诊断等功能[14,15]。软件测试界面如图5所示。测试期间，采用了可输出10-10A-10-3A电流的信号源作为反应性仪的模拟输入，通过设置不同数量级的输入电流来观察电流示数的变化。测试结果表明，电压设置值与实际输出电压的误差不超过±5%，软件界面可实时显示输入电流的变化，电压测量值与输入值误差不超过±2%，均符合技术要求。由其测量的电流值及计算得到的反应性可作为物理试验执行过程的参考。

头孢丙烯掩味微丸的制备及其丸芯的处方工艺优化…………………………………………………… 王 玮等（19）：2622

  

图5　反应性仪测试软件界面Fig.5　Software interface of IPT-4 test

3　SHMC调试试验

本试验主要检查SHMC系统在控制厂房的软硬件运行状态是否符合技术任务书中的要求。调试前确认了SHMC设备已接通，计算单元已安装好系统软件及应用软件。采用电流源装置作为反应性仪的模拟输入，观察SHMC显示终端应用软件接收的实时数据；以图形的形式显示整个变化的过程。对软件的数据存档功能进行了调试，以每秒不少于10次检查数据存档所记录数据与设定参数的相符性，并通过改变设置不同的参数，确认了存档的参数数据与实际相符。

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3.1　SHMC单体及综合调试试验

根据田湾核电站3号机组SHMC系统特点、现场条件以及调试计划进度安排，在完成调试前各项准备工作后，将系统调试划分为了SHMC单体及综合调试与SHMC可用性检查试验两部分进行，试验结果作为SHMC性能的评价依据。

知青赵天亮赔罪道:“对不起老爷子,刚才发生了一点小摩擦,您千万别生气,我们保证归放原处。”说着,将地上的谷物一样一样拾起,其他知青也纷纷帮他。

另外，试验还对从ICIS系统传递的数据信息进行了核实，确保数据的完整性及可用性。该试验通过应用软件检查了系统数据的传输、显示及存储等功能，对系统后端的数据处理及分析进行了验证，结果符合要求，满足试验验收准则。

稳定化学药剂主要有无机药剂和有机药剂两大类。无机药剂常用的有Na2S和石灰；有机药剂常用的有EDTA 及其钠盐、多胺类和聚乙烯亚胺类、二硫代氨基甲酸盐及其衍生物，主要通过与重金属发生螯合作用，对其进行固化。试验证明重金属螯合剂对飞灰的处理效果明显优于无机药剂，且投加量少，实现了飞灰稳定处理且不增容或少增容的目的，但价格昂贵，药剂成本过高。开发一种低成本的螯合类固化剂，一直是研究的热点。

3.2　SHMC可用性检查试验

本试验主要目的为通过外加中子源检查SHMC探测单元测量信号的可用性，验证SHMC的功能与设计文件的符合性，并通过显示终端观察电流的变化。试验在3号机组调试B阶段“首次装料、次临界试验”期间开展。该试验涉及对中子源的操作，需将中子源转运至反应堆大厅，试验结束后运回库房。为确保试验的顺利进行，提前开展了源转运路径的隔离，并将呈曲线状的探测器电缆线路展平，在电缆线路上安装了密封圈并用法兰固定，做好标记确保此时的法兰位置能使放入1、7通道后的探测器灵敏体积中心正好处于堆芯中间高度，试验期间探头的布置与后续物理试验期间状态保持一致。最后，利用接线盒正确连接探测器与传输电缆，并将接头插入反应性仪。本试验中将反应性仪第1测量通道用于堆外核测1通道KNK17-1探测器电流信号的采集，2通道用于堆外核测7通道KNK17-1探测器电流信号的采集。

首先，利用上位机软件“Iptcheck”设置探测器工作电压为“U+=250V，U-=-200V”；通过调零将反应性仪本底输入电流维持在5×10-12A左右，在未加中子源状态下，对探测器的连接性进行检查。启动软件界面 “test-”，使探测器负电压值将变为0，此时电流值出现瞬时正向骤变的过程，约30s后电流值恢复至初始值，启动“test+”，探测器正电压值将变为0，此时电流值出现瞬时负向骤变的过程，约30s后电流值恢复至初始值，经检查两个KNK17-1探测器均连接正常。随后，利用外加中子源对探测器可用性进行了检查。由传动装置将中子源置于堆芯中间高度，分别靠近两个探测器。调试期间采用了活度为7.77×1010Bq的Pu238-Be中子源进行试验，中子源在靠近探测器期间，数据监测软件界面显示两个通道的电流值均出现了明显增大，电流值由5×10-12A变化为6×10-11A左右，将中子源远离探测器后，电流值逐渐恢复至初始值。其中，1通道电流随时间的变化如图6所示。试验结果表明，SHMC显示的测量信号正常，其响应状态与中子源的使用状态相一致。

在开展SHMC可用性检查性试验过程中，出现了Iptcheck软件的“test”测试功能失效，无法将正、负高压瞬时降为零。经分析，原因为反应性仪的MIP-01模块的处理器中未完全写入实现该功能的指令，为不影响试验开展，期间人为地将反应性仪的正、负高压接头电缆分别断开来实现该功能。

调试期间现场条件复杂，中子源与探头的距离、通道屏蔽效应、介质等因素都会影响电流的测量结果。由于反应性仪实际输出电流出现了增大的变化现象，说明探测器感应到了外加中子源的存在，即验证了SHMC探测单元的可用性。

  

图6　1通道电流随时间的变化Fig.6　The current of channel 1 varies with time

4　结论

目前，田湾核电站3号机组物理启动专用测量系统各项指标满足设计要求。调试试验的顺利完成证明系统运行稳定性好，调试结果是可以接受的。SHMC调试的圆满完成为3号机组低功率物理试验的实施提供了必要条件。

在3机组首次临界试验后采用了SHMC探头替换物理启动量程探测器，低功率物理试验开展期间，试验人员用SHMC对堆芯参数进行了持续监测，期间所有的物理参数在试验期间均显示正常，为试验人员安全、可靠地执行低功率阶段各项试验项目提供了保障；也为机组低功率阶段运行人员的操作决策提供了有效支持。该调试工作也为4号机组该系统的调试积累了宝贵经验，同时也可为其它核电站类似系统调试工作的开展提供借鉴。

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