趙朋

【摘 要】本文從硬件和軟件（DCC）控制兩方面探討調(diào)節(jié)棒的控制原理并簡單的分析調(diào)節(jié)棒在運行過程中易發(fā)生的一些故障，從運行的角度探討針對這些故障的處理措施，從而保證核反應堆的安全運行。

【關(guān)鍵詞】調(diào)節(jié)棒；硬件；軟件（DCC）

中圖分類號： TL423 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）04-0133-002

Control principle and failure analysis of CANDU6 reactor control rod

ZHAO Peng

（China nuclear power management co.，LTD.，haiyan zhejiang 314300，China）

【Abstract】This paper from two aspects of hardware and software （DCC） explore the control principle of regulating rod and a simple analysis of the control rod of some fault in running process，from the view point of running against these fault handling measures，so as to ensure the safe operation of nuclear reactors.

【Key words】Regulating rod；Hardware；Software （DCC）

1 總論

CANDU6反應堆調(diào)節(jié)棒用于：在正常情況下插入堆芯以展平堆內(nèi)中子通量分布；功率降低時，提出堆芯引入正的反應性補償氙毒的積累，以維持LZC液位在正?？刂品秶?；在換料機故障的情況下，提出堆芯以補償燃耗；在功率偏差較大、液位太高或太低時動作，使液體區(qū)域控制在正常范圍內(nèi)。本文將從硬件和軟件（DCC）控制兩方面探討調(diào)節(jié)棒的控制原理并簡單的分析調(diào)節(jié)棒在運行過程中易發(fā)生的一些故障，從運行的角度探討針對這些故障的處理措施，從而保證核反應堆的安全運行。

2 調(diào)節(jié)棒的硬件控制原理

2.1 調(diào)節(jié)棒的總體控制

調(diào)節(jié)棒的總體控制是由電站控制計算機輸出的DO信號直接給MCC用于驅(qū)動馬達的啟動和停止，也可以通過主控室的控制手柄手動啟動或停止驅(qū)動馬達的運行，同時如果一號停堆或者二號停堆系統(tǒng)沒有準備就緒就會閉鎖馬達的啟動。調(diào)節(jié)棒的運動速度由RRS程序根據(jù)功率偏差來調(diào)節(jié)。如果STEPBACK由于對數(shù)功率變化率大于8%或者由于局部區(qū)域高功率而觸發(fā)，則會發(fā)出DO信號直接斷開驅(qū)動電機的動力電源。

2.2 電子行程結(jié)束裝置（EES）

電子行程結(jié)束裝置由一個模擬電路組成，兩個電位計分別輸出一個標準的電壓表示調(diào)節(jié)棒已經(jīng)完全插入或提出堆芯，此電壓信號和來自另一個獨立電位計的電壓輸出信號在比較器中相比較，然后將比較的結(jié)果轉(zhuǎn)化為電壓信號通過繼電器變成數(shù)字量信號輸出用于：1、送給馬達控制控制中心，控制驅(qū)動電機的啟動和停止；2、送給主控室盤臺上的EMI用于輔助判斷調(diào)節(jié)棒完全插入和完全拔出；3、將數(shù)字量信號送給DCC用于調(diào)節(jié)棒的DI顯示以及異常運動的報警和判斷。

2.3 調(diào)節(jié)棒的模擬量AI指示

模擬量AI指示，由電位計測量。用于給操縱員提供確切的調(diào)節(jié)棒在堆芯中實際位置。

3 調(diào)節(jié)棒的軟件（DCC程序）控制

DCC中的RRS程序有一項重要的功能就是調(diào)節(jié)棒的控制，作為液體區(qū)域控制系統(tǒng)的后備，在它控制能力不足時輔助進行功率調(diào)節(jié)；在不能換料時，通過提出調(diào)節(jié)棒來增加反應性，維持電站運行。

3.1 調(diào)節(jié)棒的動作邏輯

在自動模式下，RRS程序根據(jù)LZC水位和（或）功率偏差通過輸出DO信號來驅(qū)動調(diào)節(jié)棒的插入或者拔出。

如果功率偏差EP>4%，或者EP>-4%并且液體區(qū)域的平均液位LEVAV>70%，則要求插入調(diào)節(jié)棒。如果EP<=4%，或者EP<4%并且液體區(qū)域的平均液位LEVAV<20%則要求拔出調(diào)節(jié)棒。如果-4%

調(diào)節(jié)棒共有21跟，分為7組，自動控制時，對ADJ的操作以組為單位，手動模式以跟為單位。拔棒時先從第一組開始，到第七組結(jié)束，插棒與之相反。

3.2 ADJ棒的位置檢測和報警

3.2.1 調(diào)節(jié)棒次序的檢查。

由于21跟調(diào)節(jié)棒要按照規(guī)定的次序控制，因此對每根棒的運動順序要加以檢測。我們定義POSi表示第i跟棒的位置。

POSi=0%表示第i跟棒完全提出。

POSi=100%表示第i跟棒完全插入。

計算△i=POSi-POSi+1，如果△i<0，說明驅(qū)動順序正確，如果△i>20%說明驅(qū)動順序錯誤，發(fā)出窗報“ADJUSTER TROUBLE”，CRT報警“ADJUSTER SEQUENCE INCORRECT”。

3.2.2 行程結(jié)束檢查EOT（END OF TRAVEL）

根據(jù)2.2節(jié)的描述可知，每一根調(diào)節(jié)棒都有兩個12位的電位計，其中一個電位計能夠輸出一個表示棒完全插入或者拔出的DI和EMI指示，另外一個電位計作為冗余的設計為操縱員提供一個模擬量AI輸出，表示確切的棒位指示。EOT檢查就是檢查這個AI信號和DI信號是否一致。

如果完全插入的DI為0，表示該調(diào)節(jié)棒完全插入，但是調(diào)節(jié)棒的位置AI不在99.5%至101.5%之間，則發(fā)出“ADJUSTER TROUBLE”的窗口報警，并發(fā)出如下報警信息：“ADJUSTER K–FULLY IN EOT TROUBLE”

如果完全提出的DI為0，表示該調(diào)節(jié)棒完全提出，但是調(diào)節(jié)棒的位置AI不在-1.25%至0.75%之間，則發(fā)出“ADJUSTER TROUBLE”的窗口報警，并發(fā)出如下報警信息：“ADJUSTER K – FULLY OUT EOT TROUBLE”。

3.2.3 運動速度檢查

首先RRS程序根據(jù)功率偏差計算出調(diào)節(jié)棒的理論運動速度，根據(jù)速度計算出理論位移，當計算出的理論位移達到10%全行程時，開始計算調(diào)節(jié)棒的實際位移，當實際的位移大于5%全行程時，運動速度檢查通過。如果實際的位移小于5%全行程，則運動速度檢查未通過，然后：

a）將此調(diào)節(jié)棒標為卡棒；

b）發(fā)出“ADJUSTER TROUBLE”的窗報；

c）發(fā)出CRT報警信息：“ADJUSTER K–MOTION TEST FAILURE”；

被設為卡棒的ADJ只能由操作員手動清除卡棒標識。

4 常見的故障分析

4.1 卡棒

調(diào)節(jié)棒卡棒是一種常見的故障，對它的檢測是通過調(diào)節(jié)棒的運動速度檢查來完成的。當理論的位移打到10%，而實際的運動速度不到5%時，RRS程序就認為調(diào)節(jié)棒發(fā)生卡棒現(xiàn)象，同時發(fā)出“MOTION TEST FAILURE”的報警。

引起卡棒的原因可能是機械故障，例如錐形渦輪嚙合脫落等，還有電氣方面的原因，例如驅(qū)動電機故障短路、接地等。在調(diào)節(jié)棒出現(xiàn)卡棒現(xiàn)象時，操縱員需要盡快處理。

一般情況下當調(diào)節(jié)棒的驅(qū)動回路出現(xiàn)故障時會引起相關(guān)的電氣保護動作，導致MCC開關(guān)出現(xiàn)保護動作。當某一根調(diào)節(jié)棒沒有按照要求動作時，會造成堆芯功率分布的畸變，因此為了保證堆芯的安全，需要將出現(xiàn)熱跳的開關(guān)復位一次，如果能成功復位，則需盡快按照手動驅(qū)動的規(guī)程清除卡棒的，手動將其置于要求的位置（完全拔出或者插入）。如果不能成功復位或者是開關(guān)出現(xiàn)磁跳，則需要根據(jù)反應堆運行物理手冊（37000-OM）中反應堆非額定工況下ROPT 開關(guān)位置選則的章節(jié)進行處理，并且盡快聯(lián)系堆物理人員進行堆芯安全的分析，聯(lián)系維修人員處理故障。

4.2 調(diào)節(jié)棒CYCLING

出現(xiàn)調(diào)節(jié)棒CLCYING的原因一般歸納為以下三點：

1）調(diào)節(jié)棒組的反應性價值太大。當反應堆正的功率偏差太大，LZC不能自動調(diào)節(jié)時，需要插入ADJ棒來調(diào)節(jié)功率。但由于ADJ棒價值過大，AZL水位降到20%以后還不能穩(wěn)定，于是RRS又重新將ADJ棒拔出以使AZL水位上升。當拔出ADJ棒后又出現(xiàn)正的功率偏差，于是RRS又將ADJ棒插入。如此循環(huán)，形成CYCLING。

2）AZL的反應性價值太?。炊鄠€LZC的水位大于80%或小于10%）。在正常100%功率運行時，13%AZL相當于1mk ，但是當反應堆處于啟動狀態(tài)時，由于中間區(qū)域的熱中子通量密度很高，該區(qū)域的LZC水位一直維持在高水位，所以AZL水位的反應性價值比平時小，大約20%AZL才相當于1mk ，于是，當插入ADJ棒時，形成CYCLING.。

3）操作ADJ棒的速度太快。當反應堆功率偏差太大，水位自動調(diào)節(jié)已無法補償時，需要操作ADJ棒來調(diào)節(jié)功率。但由于ADJ棒的操作速度太快，使反應堆在短時間內(nèi)變成相反的功率偏差，且水位自動調(diào)節(jié)能力又跟不上，于是又需動作ADJ棒，這樣就形成了CYCLING.。

當出現(xiàn)調(diào)劑棒CLCYING時，操縱員需要立即將控制手柄打到手動位置，以停止調(diào)節(jié)棒的運動，然后執(zhí)行CLCYING的規(guī)程手動驅(qū)動調(diào)節(jié)棒到要求的位置（完全拔出或者插入堆芯）或者將速度控制模式置于手動位置，用比較小的速度來自動驅(qū)動。

4.3 單根調(diào)節(jié)棒意外拔出堆芯。

功率運行時當有一根調(diào)節(jié)棒意外拔出堆芯時，一般會伴隨有順序錯誤的報警。如果調(diào)節(jié)棒沒有能夠按照設計的規(guī)則移動，會造成堆芯功率分布的異常變化，甚至出現(xiàn)安全分析沒有包含的通量分布類型，因此當有一根棒意外拔出時操縱員需要立即做出響應。首先需要檢查兩個停堆系統(tǒng)的ROPT裕量、快速降功率、慢速降功率和區(qū)域超功率脫扣的裕量，將燃料通道燒干的幾率降至最低，同時將停堆系統(tǒng)脫扣的概率降至最低，同時要求堆物理人員評估堆芯的狀態(tài)。然后手動嘗試將意外拔出的調(diào)節(jié)棒手動嘗試插入堆芯，如果能插入，則斷開電源要求維修人員處理故障，如果不能插入，則斷開電源，同樣需要及時調(diào)查原因處理故障。因為單根調(diào)節(jié)棒意外拔出堆芯或者卡在堆芯中間是經(jīng)過安全分析評估過的一種工況，在這種工況下能保證8小時內(nèi)的堆芯安全，而8小時后是沒經(jīng)過分析的，因此如果8小時內(nèi)不能將該調(diào)節(jié)棒插入堆芯，則需要將1#SDS和2#SDS的三個通道的中子超功率脫扣設定值的手動開關(guān)打到ADJ位置。

5 總結(jié)

調(diào)節(jié)棒正常運行時插入堆芯，作為一種反應性控制的手段，它的移動將會導致堆芯通量分布的變化，因此操縱員必須密切的監(jiān)視，一旦出現(xiàn)故障，必須第一時間做出正確的響應。本文從硬件和軟件（DCC）兩方面簡要描述了調(diào)劑棒的控制原理，列舉了幾種常見的故障類型，并從運行的角度給出了處理故障的思路。

【參考文獻】

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