华龙一号核电机组RPS热功率校准方法研究

华龙一号核电机组RPS热功率校准方法研究

裴征

（广西防城港核电有限公司，广西防城港，538000）

摘要：华龙一号核电机组反应堆保护系统（RPS系统）是一种安全级仪控功能系统，主要作用是在事故工况中，将机组带到可控状态，包含紧急停堆功能，专设驱动功能，保护功能的触发与复位手操，事故后干预手操，事故后参数显示等功能。RPS系统热功率作为事故工况下保护信号“SG水位高0”触发定值计算输入之一，其指示直接影响机组在事故工况下保护动作触发定值的准确性。开展RPS热功率校准方法研究，对于提升机组在事故工况下保护动作响应的可靠性与及时性，消除机组安全隐患，具有极为重要的意义。

关键词：RPS；热功率；校准

0引言

华龙一号核电机组反应堆保护系统（RPS系统）是一种安全级仪控功能系统，主要作用是在事故工况中，将机组带到可控状态，包含紧急停堆功能，专设驱动功能，保护功能的触发与复位手操，事故后干预手操，事故后参数显示等功能。

RPS系统热功率是计算事故工况下触发“SG水位高0”保护信号定值的关键输入参数，RPS系统热功率如果存在偏差，将直接导致“SG水位高0”定值出现偏差，进而影响事故工况下停堆保护信号触发的可靠性与及时性，给机组安全带来负面影响。

在目前的“华龙一号”核电机组设计逻辑中，并未考虑RPS热功率指示的准确性问题；与此同时，调研机组实际运行数据发现，RPS指示热功率与作为电厂基准热功率的KME系统热功率间存在一定偏差，而且该偏差还会随着机组持续运行而不断发生变化。若RPS热功率持续与反应堆实际热功率存在较大偏差，将影响事故情况下停堆保护信号触发，会对事故情况下机组安全带来极大风险。

1 RPS热功率指示偏差监测

华龙一号核电机组试验仪表系统（KME系统）可通过一二回路热平衡试验计算反应堆功率，因其所测参数均来自于二回路，温度压力相对较小，且测量仪器精度较高，故KME热平衡测量的热功率是核电厂基准热功率，一定程度上可以代表反应堆真实热功率水平。

本质上，判断RPS热功率指示偏差就是判断RPS热功率与KME热功率间的偏差。但由于KME系统是一个离线系统，只有利用KME系统开展热平衡试验时才可以计算产生反应堆真实热功率。

华龙一号核电机组棒控和棒位系统（RGL系统）在机组正常运行时执行堆芯控制和监测的作用，其实时显示的热功率可用于操纵员监测及控制机组，因此其对热功率显示准确性有很高要求。为了保障RGL热功率指示的准确性，同时考虑到RGL热功率校准的便利性以及现场校准参数修改的低风险性，核电厂技术人员每周都会通过KME热平衡试验对RGL热功率进行校准，确保RGL热功率与KME热功率偏差保持在0.1%FP范围内。

因此，可以通过每天跟踪RPS热功率与RGL热功率偏差，来判断RPS热功率指示准确性。通过每天对RPS和RGL热功率的时均偏差进行跟踪，可以有效实现监测RPS热功率指示偏差的目的，避免RPS热功率指示偏差较大，对事故情况下保护动作响应产生影响的情况发生。

2  RPS热功率校准准则制定

针对RPS热功率校准准则的选取，可以通过安全分析中对保护信号响应产生影响的技术边界进行反向推导得出；同时，也需考虑瞬时波动、偏差监测及校准工作不及时对校准准则制定带来的影响。

在安全分析中，针对SG水位考虑的不确定性为2%，而现场仪表指示精度不确定性为0.76%，因此当RPS热功率指示偏差对SG水位影响小于1.24%，对应RPS热功率与反应堆真实热功率偏差小于3%FP时，都不会对安全分析结论产生实质性影响，即不会对事故情况下机组保护信号动作响应带来超出预期的负面影响。也就是说，当RPS热功率瞬时偏差达到3%以上时，就会对机组安全功能产生影响，机组安全存在一定风险，我们需要在此之前完成RPS热功率的校准。

根据防城港核电厂3号机组实际运行数据显示，RPS瞬时热功率指示存在较大波动，波动幅度约2%FP。为保证RPS瞬时热功率指示与反应堆实际热功率（KME热功率）偏差小于3%FP，在考虑RPS瞬时热功率存在2%FP随机波动的情况下，需要求RPS稳态热功率与KME热功率偏差小于3%-2%/2=2%FP，否则会影响保护信号触发。

同时，考虑到RGL热功率与KME热功率指示间偏差，以及监测和后续RPS热功率校准工作的不及时性，设置0.5%FP的偏差裕量，当每天监测发现RPS热功率与RGL热功率时均偏差达到2%-0.5%=1.5%FP时，可启动RPS热功率校准工作，将RPS热功率校准至与KME热功率显示完全一致。

3 RPS热功率校准方法制定

当触发RPS热功率校准条件时，通过增设RPS系统热功率校准因子KCALTHi（i代表第i个环路），利用热平衡测量热功率数值，对RPS热功率进行校准。具体原理和过程如下：

a)执行KME热平衡测量试验，获得反应堆实际热功率W；

b)计算热平衡测量试验时间段内RPS热功率均值QTHi;

c)通过两者比值将RPS热功率数值修正至KME热功率。

4结论

华龙一号核电机组RPS热功率作为事故工况下保护信号“SG水位高0”触发定值计算输入之一，其指示直接影响机组在事故工况下保护动作触发定值的准确性，进而影响机组在事故工况下保护动作响应的可靠性和及时性，因此有必要对其校准方法进行研究，并在实际机组上开展校准工作。本文从安全分析技术边界入手，结合机组实际情况，研究提供了一种行之有效的校准方法，对于消除隐患，提升机组运行安全性具有重要参考价值。

参考文献

[1] 刘洋，数字化反应堆保护系统响应时间评价方法研究，质量与安全，2021，5:55－57

[2] GB/T 4083-2005，核反应堆保护系统安全准则（国家标准类）