摘要：核电厂核仪表系统是连续监测反应堆功率、功率水平的变化和功率分布，为操纵员实时提供反应堆状态信息。本文描述了核仪表系统中间量程探测器的原理以及二次仪表通道的采集处理过程，为系统的维护提供了依据和帮助。
关键词：核仪表系统，中间量程，采集处理；
0 引 言
我国自主创新设计，满足国际、国内先进安全标准的三代压水堆核电机组的堆外核仪表系统（以下简称RNI）采用三种独立的仪表通道信号来提供三个独立的保护和监测区域，分别为源量程通道、中间量程通道和功率量程通道，三个通道可完全覆盖机组10-9%FP-200%FP（满功率）。该系统主要功能是监测反应堆功率、功率变化率、轴向功率偏差、提供紧急停堆和棒控闭锁信号、产生保护和控制连锁信号，为反应堆的安全提供保障。
本文主要对中间量程通道测量信号的处理过程进行研究分析，为系统的维护奠定基础。
1 中间量程探测器原理
RNI系统中间量程探测器采用γ补偿电离室，可测量10-6~100%FP的范围，示意图如图1所示。
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图1 γ补偿电离室原理图
正高压和收集极相对的电极表面涂有硼膜形成中子室，而在负高压和收集极相对的电极表面没有涂中子灵敏材料，形成γ补偿室。因此在核反应堆的中子和γ射线的辐射场中，中子室形成中子电流In 和γ电流Iγ1，补偿室仅形成γ电流Iγ2，因此流过收集极的电流I0：
I0 = In + Iγ1 + Iγ2
由于Iγ1和Iγ2方向相反且数值相等，因此I0 ≈ In。
2 二次仪表信号测量
针对中间量程的γ补偿电离室测量原理，二次仪表侧需配备相应的正负高压卡件、直流放大卡件、信号采集处理卡件。
正高压产生模块（SHV11-P）与探测器正高压电极相连，同时在卡件内部的电流电压转换模块会将正高压电极环路上的电流转换为0-10V电压值。同样的负高压产生模块（SHV11-N）与探测器负高压电极相连，并将负高压环路上的电流转换为0-10V电压值。最终，模块输出的电压值再次转换为0~2.2mA的电流值ISHV11-P和ISHV11-N，因此我们称ISHV11=ISHV11-P-ISHV11-N为负载电流，正常测量范围为1~2.2mA。
直流放大卡件（SCV2）与探测器的收集极相连，采集补偿过后的电流ISCV2，正常测量范围为0.3*10-13~10-3A。在理论情况下，ISHV11= ISCV2，但考虑到电缆负载情况，两者不完全相等，同时设计要求可测量范围为0~2.2mA的电流值，所以为了得到更精确的中间量程电流信号，需要通过一定的计算和处理来消除误差。
3 中间量程电流信号计算
首先，在实现100%FP的测量功能情况下，SCV2卡件的测量电流将会超过正常工作范围1mA，而在超出工作范围时测量误差较大，所以当ISCV2大于1mA时，中间量程测量的实际电流用ISHV11表示。
当ISCV2小于等于0.1mA时，中间量程测量的实际电流用ISCV2表示。而当ISCV2小于1mA大于0.1mA时，为得到精确的电流信号，需要引入β比例系数，定义β=(ISCV2-I0)/(IF-I0)，通过加权可以得到精确的中间量程通道的实际电流I=β ISHV11+(1-β)ISCV2，此计算方法既消除了中间量程探测器和卡件的测量误差，同时消除了电缆负载电流，得到了更加精确的测量电流，更好的反映堆内的实际情况。
4 总结
综上所示，中间量程γ补偿电离室是测量中子数量，监视反应堆状况的重要组成部分，而电流的精确测量显示更是重中之重，通过探测器的原理测量和卡件侧的二次测量的结合计算可以得到更贴合实际的电流。当收集极电流小于等于0.1mA时， 用收集极电流ISCV2表示；当收集极电流大于0.1mA小于等于1mA时，采用I=β ISHV11+(1-β)ISCV2计算得到实际电流；当收集极电流大于1mA时，用卡件电流ISHV11表示。这种方法可精确得到探测器电流，为操纵员提供真实可靠的数据。
作者简介：王世震，硕士，现就职于中核集团福建福清核电有限公司，从事反应堆监测、控制系统的维护工作。