川观新闻记者  张彧希

反应堆堆芯在密闭的压力容器里静悄悄运行,看不见、摸不着,怎样才能知道堆芯是否运行正常?

“时刻监视堆芯运行情况是确保‘华龙一号’安全、经济运行的前提。”中国核动力研究设计院核动力设计研究所副所长李庆说。

华龙一号核电站效果图

在过去,监视堆芯运行的探测器是从反应堆底部穿入,在堆内移动进行数据采集,而数据的处理和分析采用离线方式,往往要滞后半天到一天时间。更重要的是,反应堆底部穿孔,大大增加了底部冷却剂泄露的危险。

“国产第三代核电的一个重要技术特征,就是采用了堆内功率分布测量系统。”李庆说,首先,该系统的探测器探头是从堆芯上部穿入,堆芯底部是没有穿孔的,这大大增加了安全性。在177个燃料组件中,布置了308个探头,数据实时测量、在线输出,从而能够实时了解堆芯是否运行正常。

堆芯测量系统

“这个系统的研发在国内没有基础,软件系统构架、物理模型建立、探测器选型、信号延迟处理、探测器布置、功率拓展……面对一个个问题,我们的研发团队从零开始。”李庆说。

“华龙一号”选取的堆芯探测器,是在综合研究了国际主流的三代核电站的探测器使用情况并结合了“华龙一号”自身设计特点后,选取的一款最适合的探测器——铑自给能中子探测器。不过,该探测器有个最大的问题:信号较反应堆实时中子通量情况有延迟,如果不消除信号的延迟,很难确保监测系统的实时性。

“就是说探测器收集到的电流,有的是实时产生的,有的是10秒、20秒之前产生的,我们要把它弄清楚。”李庆说,探测器延迟消除技术,也是国际上核电站的关键技术之一。

经过集智攻关,李庆带领的团队突破了探测器延迟消除系列关键技术,性能指标与国外技术几乎一样。值得一提的是,这一技术,国外经历了几代人的研发积累和几百堆年的运行经验,而我国的研究人员在毫无经验积累的情况下,从研发到测试再到应用,仅用了5年时间。(本文图片由中国核动力研究设计院提供)

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