反應堆控制與監測

反應堆控制就是對反應堆內剩餘反應性的控制。其主要任務是採取不同的控制方式，在確保全全的前提下，控制反應堆內的剩餘反應性，以滿足反應堆長期運行的需要；通過控制毒物適當的空間布置和最佳的提棒程式，使反應堆在整個堆芯壽期內保持較平坦的功率分布，儘可能地減小功率峰因子；在核電廠負荷變化時，能自動調節反應堆內反應性，使之回響負荷的變化；當反應堆出現異常現象或事故時，能迅速安全地停閉反應堆，並保持適當的停堆深度。而反應堆監測系統，是在正常運行和事故工況下監測反應堆工作狀況的儀表系統。反應堆監測系統檢測反應堆核心裂變反應過程，檢測熱能在堆內傳遞的熱工過程，並監測與反應堆組成部件工作狀態有關的各種參數，及時向主控制室提供反應堆運行或事故工況下的全部信息，並向反應堆控制系統和保護系統提供相應的信號。

監測系統的組成

反應堆儀表監測系統的組成與堆型有關。就壓水堆而言，有核功率測量系統，堆芯測量系統，控制棒位置指示系統，以及事故後監測系統等四部分。對壓力管式反應堆來說，它由大量相同的工藝單元組成，為此設定工藝管成群監測系統。除了直接的物理量監測系統外，一般還設有間接物理量監測裝置。

核功率測量系統 由布置在堆芯四周的探測器和測量儀表組成。通過檢測堆芯外的中子注量率來檢測反應堆在起動、正常運行和停閉時的功率及其變化速率。設有專用的探測器，用以為反應堆功率調節系統提供中子注量率水平信號。另設有一些專用探測器為反應堆保護系統提供超功率、功率傾斜或短周期等保護信號。

堆芯測量系統 由堆芯中子注量率測量系統和堆內溫度測量系統組成。

(1)堆芯中子注量率測量系統。由設定在燃料組件測量管道中的微型裂變室、微型裂變室傳動機構及測量儀表組成，用以檢測堆芯不同部位、不同高度的中子注量率水平，監察堆芯功率峰值，並為驗證堆芯物理性能，以及燃料管理提供實測數據。

(2)堆內溫度測量系統。由設定在燃料組件靠近冷卻劑出口處的熱電偶、引出電纜及測量儀表組成，用以檢測反應堆徑向不同部位不同燃料組件的溫度值，監察燃料組件的過熱。

控制棒位置指示系統 用以檢測各類控制棒在堆芯中的位置，並在主控制室顯示每組控制棒的插入深度，以便於操縱員調整控制棒的插入深度，保持合理的堆芯中子注量率分布。

事故後監測系統 系美國三里島核電廠事故後發展起來的系統，主要用於監察失水事故後堆芯是否具備充分的冷卻條件，主要的監測參數有反應堆壓力容器中的水位和反應堆出口冷卻劑的欠熱度。

工藝管成群監測系統 通常設有工藝管冷卻劑進口流量、出口溫度監測，石墨氣冷堆還設有元件表面溫度監測，以監察工藝管及其燃料元件的運行狀況。

間接物理量測量系統 除了直接的物理量監測系統外，為了便於對反應堆工作狀態的監察，近年來還開發了間接物理量監測裝置，如反應性模擬器、偏離泡核沸騰(DNB)比等。

監測系統的特點

反應堆儀表監測系統具有如下特點:①與反應堆的安全密切相關。因此必須保證測量系統充分地可靠，對一些重要參數的監測要考慮冗餘性，通常設定兩個通道，即A通道和B通道，彼此互相獨立，並進行實體隔離，以防止共模故障。②與反應堆緊急停閉、堆芯應急冷卻、餘熱導出、防止放射性物質外逸有關的儀表和監測系統屬於安全1E級。1E級設備應在發生意外事故期間或事故以後繼續工作。1E級設備應符合嚴格的質量保證要求，並能耐安全停堆地震(SSE)。此外，1EA級設備安裝在安全殼內，還應能耐失水事故時的溫度和壓力，並能抗含NaOH水的腐蝕。③從次臨界到滿功率，反應堆中子注量率水平的變化達十個數量級以上，核功率測量系統應具有很寬的量程範圍。④堆芯測量裝置及其引出電纜應能耐高中子注量率和高強度的γ輻照。