主要作用有:①监督反应堆正常运行的状态,并通过记录、计算机分析和安全参数显示系统协助操纵员进行运行操作和事故处理;②向反应堆功率调节系统、稳压器水位调节系统、稳压器压力调节系统,以及蒸汽发生器水位调节系统提供控制信号;③参数越限报警,在危及反应堆及一回路设备安全时,起动反应堆保护系统,停闭反应堆。
监测内容:
一回路系统监测
一回路监测主要包括:①反应堆冷却剂进、出口温度测量;②一回路压力测量;③一回路流量测量;④稳压器、蒸汽发生器、压力容器水位测量;⑤一回路硼浓度测量;⑥蒸汽品质检测;⑦水质检测等。此外,对于气冷堆来说,还应设有气体特性检测系统;而对钠冷快中子堆来说,则尚需设置与检测钠纯度有关的检测系统。核电厂所采用的检测仪表,如温度计、流量计、压力计、水位计等与常规火电厂所采用的仪表相比,就其工作原理来讲基本相同。但一回路主要参数的监测系统与核电厂的安全有关,因此应遵循1E级安全规范(见反应堆仪表监测系统)。
反应堆冷却剂进、出口温度测量
对于压水堆来讲,测量反应堆冷却剂的进口温度用以监察反应堆的冷却条件和蒸汽发生器的工作是否正常;而测量其出口温度则是监察反应堆的工作是否正常及沸腾裕量的大小。此外,冷却剂进、出口平均温度的信号,还作为压水堆功率调节系统的控制参量,以及反应堆保护系统超功率保护动作信号之一。堆冷却剂进、出口温差在冷却剂流量不变的情况下,可以准确地代表反应堆的热功率,它可以和流量信号一起输入计算机,进行热功率计算或积算,并用它来校核通过电离室计量的功率量程的核功率测量仪表。该信号还可作为另一超功率保护动作信号,送入反应堆保护系统。
堆进、出口温度测量仪表采用稳定性较好,精确度较高的铂电阻温度计,其误差为:±0.5%(标准温度计),±0.25%(专用温度计)。设计有专门的温度计套管,以保护温度敏感元件免受温度、压力、流速和振动的作用。对压水堆而言,通常将温度敏感元件设置在主环路的旁通管上,目前正在开发直接设置在主环路上的温度敏感元件。
一回路压力测量
为监察一回路压力,必须进行一回路压力测量。目的在于:防止压力过高使设备受损;或防止压力过低引起冷却剂沸腾。此外,反应堆冷却剂泵吸入口的压力过低,可能引起汽蚀,这是必须避免的。
一回路热端压力还作为稳压器压力调节系统的控制信号。当压力超过上限整定值时,稳压器喷淋系统起动,使稳压器上部蒸汽凝结而降低一回路压力;当压力低于下限整定值时,起动稳压器电加热器,以增加稳压器上部的蒸汽量使一回路压力升高。
压力检测仪表由弹性金属件构成的压力敏感元件和变送机构组成。弹性金属件构成的压力敏感元件有挠性的和刚性的膜片、多重的或叠成的膜片、波纹管和各种布登(Bourdon)管(单圈的、螺旋形的或多圈螺旋形的)。变送机构有线性差动变压器式、电容式、振弦式、电阻式等。精确度可达0.25~0.5级。
一回路流量测量
对压力管式反应堆,用来检测一回路总管、分组管,以及工艺管的入口流量,以监察反应堆的冷却条件;并利用流量下降或上升超限的信号来监测系统出现堵塞或破裂的事故,事故严重时,起动反应堆保护系统,停闭反应堆。
流量检测仪表有差压流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计等。
(1)差压流量计:由一次元件和二次元件组成。一次元件与流动的冷却剂接触,以产生压降,通常有三种形式:孔板、喷嘴或文丘里管。二次元件本身可以由两部分组成:变送器和接收器,用以在离测量点一定距离处显示信息。在核电厂中测量压差的二次元件应避免选择用水银的装置。主要的变送器有电动力平衡式变送器和气动力平衡式变送器。一次元件与变送器之间用脉冲管连接。接收器设置在集中的控制室,变送器通过电信号或压缩空气驱动接收器。
(2)浮子流量计:由锥形管和位于其内的浮子组成。锥形管细端在底部,通过管内流体施加的力使浮子向上移动。当用于高压或作变送器时,可采用金属管子,由磁性传感器测出浮子位置。
(3)涡轮流量计:由直接安装在管线上的带螺旋形叶片的转子构成。转子旋转产生一系列电脉冲,由安装在管外的电传感器来检测。
(4)电磁流量计:在一段电绝缘的管道上,施加垂直于管道轴线的磁场,导电流体通过时,产生的电势正比于流体的平均速度。电磁流量计使用在液态钠作冷却剂的快堆中。
对压水堆主管道流量,采用上述流量计测量都比较困难,只能间接测量(如弯头流阻或主泵转速)。目前国外都在研究利用16N测量主管道中的流量。其基本原理是:冷却剂中的