硼表的测量与标定

中图分类号：TM623.4      文献标识：A      文章编号：1674-1145（2015）06-000-02

摘   要   本文介绍了秦山第二核电厂硼表的测量原理，系统的组成.以及标定过程，希望能通过本文，对以后硼表的检修有所帮助，使硼表能够可靠，稳定的工作，保证机组安全运行。

关键词   硼浓度   标定   电子机架   脉冲

一、绪论

（一）前言

硼表的主要作用是连续测量一回路溶液的硼浓度，向运行人员提供一种在线监视硼浓度的手段，以便运行人员可以安全地进行反应堆的硼化和稀释操作。尤其在发生事故的情况下，硼表可以触发报警，以便运行人员采取应对措施。

二、硼表的测量原理

硼表是利用化学物质B-10对中子的吸收特性来测量一回路溶液中的硼浓度。由于单位时间内，中子源向外放射中子的数量基本不变，考虑到B-10对中子的吸收特性，如果取样回路中的硼浓度越高，被溶液吸收的中子就越多，因此，最后到达中子探测器的中子就越少。

硼表探测器测量的脉冲信号通过电缆送到电子机架进行计算处理，消除噪音干扰，进行温度补偿，最后计算出硼浓度值。

三、硼表的系统组成

（一）硼表的测量系统

硼表的取样回路是主回路的一个分支，这样可以保证一回路的溶液可以连续地流过硼表的测量小室，保证测量的连续性与实时性;中子源和中子探测器放置在测量小室的两侧;

一回路的溶液从下部通过快速接头进入，从上部通过快速接头流出，这样可以保证测量小室内部不会积累空气，提高测量的准确性。

硼表的温度测量系统，在测量系统的流体出口管路上，安装有Pt100温度测量探头，温度信号通过电缆传送到一个温度转换盒中，转换为4—20mADC电流信号后，电子机架中以进行温度补偿。

（二）硼表的电子机架

电子机架采用MOTOROLA公司的68000处理器，程序存储器与数据存储器各自独立的结构。整个数据处理部分采用模块化设计，一共有12块电路板，包括3块模拟量部分和9块数字量部分，全部插入电子机架的底板部分，由底板提供电源和数据传输通道。

ALIM ANA 3 – 此电路板提供 +15V、-15V、+5V电压，在  电路板前面有三个绿色指示灯，六个测试端子（+15V/0V，-15V/0V，+5V/0V）;

AIMP 4 – 此电路板进行脉冲的放大、噪音过滤、幅值鉴别，并给中子探测器提供高压（500—800VDC）;

BOR 1 – 此电路板的主要功能是进行高压HV/噪音甄别值DISCRI的远程控制;

SPI – 此电路板的主要功能是进行脉冲计数;

E ANA 2 - 此电路板是8路模拟量输入模块;

16E TOR – 16路数字输入电路板;

16S TOR – 16路数字输出电路板;

4 ASY 2 – 4路异步串行输出;

2S ANA – 2路模拟量输出;

UC 3 68000 – 中央处理器模块;

CONV U/I – 电压/电流转换模块;

ALIM 3 – 提供5V/12A，24V/1A，±15V/150mA的电源。

（三）硼表的外部设备

硼表的外部设备主要有便携式终端、温度测量装置、ESAD远程显示器、CB03显示器、操作员控制盘、EPSON FX880打印机、标定装置等组成。

其中各外设的用途：

--便携式终端主要是在标定硼表时使用，产生各种标定命令;

--温度测量装置由两部分组成：测量部分是Pt100热电阻;转换部分是将Pt100电阻信号转换为4-20mADC电流信号;

--ESAD远程显示器是一种盘面嵌入式显示器，用于显示硼浓度当前值、设定值、平均值及相关报警;

--CB03远程显示器是一种墙面安装式显示器，用于显示硼浓度当前值、平均值及相关报警;

--操作员控制盘提供两个按钮、一个开关：一个按钮是平均值显示，一个按钮是整体测试;开关有两个用途，当按住开关保持时间少于4秒将显示设定值，当按住开关保持时间多于4秒就将当前硼浓度值作为新的设定值。

四、硼表的标定

硼表在标定过程中选定的Tr=30℃（|δT|≤1℃）。硼表标定有两条主线：一条是中子探测器到电子机架，经过电子机架计算、处理后，通过打印机打印出计数率N;另一条是化学分析人员经过化学取样，再通过化学滴定法计算出理论硼浓度p。这两条主线最后会合，可以得到关于A、B、C的第一个方程式f（N，p）。从数学的角度来讲，我们只要得到三个这样的方程式，就可以求出系数A、B、C，实际工作中，我们选择十一点（N，p），因为最后我们要将其中误差过大的（N，p）点从中删除掉。

硼表标定工作中的主要命令都是通过袖珍终端来输入到电子机架的计算机中进行处理的。硼表标定主要有五个命令：P1、P2、P3、P4、P5，这五个命令是组合起来依次进行的，下面分别详述标定的整个过程。

（一）标定准备

标定准备工作主要包括：标定装置、2桶15升2400ppm的硼溶液，2个小烧杯，打印机，电源托线盘，计算器，对数坐标纸等。

（二）标定步骤

1.画出高压HV曲线并找到高压HV工作点（此时不用标定溶液）。

通过P1命令设定噪音甄别值DISCRI=0.5V，通过BOR 1电路板前面的调节旋钮EX.HT调节高压值HV，分别调节到660、640、620、600、580、560、540、520、500、480、460等数值，为了使求得的HV工作点更精确，可以选择更多的HV值;

2，。画出噪音甄别值DISCRI曲线并找到噪音甄别值DISCRI的工作点（此时不用标定溶液）。

通过P1命令设定高压HV=570V，通过BOR 1电路板前面的调节旋钮EX.DISCRI调节噪音甄别值DISCRI，分别调节到0.2、0.25、0.30、0.35、0.40、0.42、0.44、0.46、0.48、0.50、0.52、0.54、0.56等数值，为了使求得的DISCRI工作点更精确，可以选择更多的DISCRI值;

3.修改硼表的工作点（HV，DISCRI）。

通过P3命令将步骤2、步骤3得到的硼表的工作点（HV，DISCRI）输入到硼表电子机架的计算机中，并保存在有后备电池供电的内存中。

（三）开始11点的硼表标定工作

标定时，先将大约15升2400ppm的硼溶液倒入标定装置的恒温箱中，将温度设定在30℃（|δT|≤1℃），当温度稳定而且硼溶液混合均匀时，化学分析人员取样利用化学滴定计算出理论硼浓度p，同时硼表标定人员利用P4命令打印出10次的计数率，并计算出计数率平均值COUNT RATE，这样就得到（p，COUNT RATE）曲线上的一点，然后再将硼溶液稀释到下一个期望值，进行同样的工作而得到（p，COUNT RATE）曲线上的另一点，依次类推，直至11点期望浓度全部做完。

（四）计算硼表系数A、B、C数值

通过命令P5将表格1中最后两列数据（p，COUNT RATE）输入到计算机中，并删除其中误差偏大的数据对。最后计算机计算出硼表系数A、B、C的数值，并将这些数值存储到计算机的有后备电池供电的内存中。

（五）标定检查

为了验证上述标定得到的数据的有效性，要对硼表的测量结果进行检查，以确认满足精度要求，我们检查四个硼浓度点2400、1250、500、100ppm。具体的操作与步骤4完全相同。

硼表的精度要求是：0到1000mg/l的测量范围内是±10mg/l;大于1000mg/l的测量范围是±1%。通过上表可知硼表测量数据在误差范围内，可以满足运行需要。

五、总结

硼表测量的有效性，及时性，有力的保证了机组的安全和稳定。硼表自安装调试至今，已运行10年多时间，作为核电站监控反应堆的重要环节，保证机组的稳定、高效运行、减少停堆时间、等诸多方面发挥着巨大作用，为今后实现核电站数字化仪控系统打下了坚实的基础。

参考文献：

[1] 《秦山二期工程—硼浓度监测通道设备技术规格书》.中国核工业第二研究设计院.

[2] 《秦山二期工程—REN系统手册》.中国核工业第二研究设计院.

[3] 《硼表运行维修手册》.法国施耐德公司.

[4] 《硼表设备制造规格书》.法国施耐德公司.

[5] 《硼表出厂测试规程》.法国施耐德公司.

[6] 《硼表培训手册》.法国施耐德公司.

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