三代核电堆外核测系统信号软件处理过程浅析

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1、三代核电堆外核测系统信号软件处理过程浅析(山东核电有限公司烟台265116)摘要：木文介绍了三代核电站堆外核测系统信号在保护和安全监视系统处理器中的处理过程，着重分析探测器产生的各种类型信号与功率信号之间的转换算法,对后续堆外核测系统的参数设置、维护有一定借鉴意义。关键词：三代核电；堆外核测系统；软件1.引言三代核电堆外核测系统(NIS，ExcoreNuclearInstrumentationSystem)通过测量堆芯泄露中子通量测得反应堆的核功率，为反应堆保护系统提供监视、控制及保护信号。堆外核测系统探测到的中子信号在探

2、测器内转化脉冲或电流信号，然后通过前置放大器、核仪表处理机柜的滤波和整形电路，送入保护系统专用的NIS处理器软件中，进行信号补偿及信号转换，最终得到反应堆的功率信号，用于后续的逻辑运算功能。木文将分别对源量程、中间量程、功率量程探测器信号的软件处理过程进行介绍。2.源量程探测器信号软件处理流程源量程探测器输出信号为脉冲信号，其硬件处理电路中设置高、低两个甄别域，能够通过低甄別域的信号主要为中子产生的有效脉冲和γ噪声堆积产生的脉冲，定义为低通脉冲；能够通过高甄别域的脉冲仅有γ噪声堆积产生的脉冲，定义为

3、高通脉冲。由于源量程探测器能够产生的脉冲会达到10E6CPS,高于脉冲输入模件上限10E5CPS,因此在进入处理器之前，这两路信号需要进行除10处理，分别定义为低通脉冲/10,高通脉冲/10信号。为此，NIS处理器软件设置了两个功能块，分别用于低频脉冲信号处理及高频脉冲信号的处理，之后通过一个选择功能块，确定最终用于后续逻辑功能的输出信号。图1源量程信号处理过程2.1低频脉冲信号处理功能模块低频脉冲信号功能模块选择低通脉冲信号及高通脉冲信号作为输入，二者相减，得到低频有效脉冲信号，之后除以采样周期，得到低频中子计数率信号。

4、由于此时中子通量较低，探测器产生的脉冲数较少，因此在脉冲输入模件的一个采样周期有可能获取不到脉冲信号，而此时又无法人为地提高脉冲数量，因此只能通过扩展脉冲的采样吋间来提高脉冲数量，但冋吋也增加了处理器对该信号的响应时间，因此在设置采样时间时，不应过度强调获得较多的脉冲数而忽视了处理器响应吋间。2.2高频脉冲信号处理功能模块高频脉冲信号功能模块选择低通脉冲/10信号及高通脉冲/10信号作为输入，二者相减，由于之前在硬件电路中进行了除10处理，因此需要再乘以10得到实际的脉冲信号。考虑到此时中子通量较高，可能在一个采样周期内采

5、集到的部分脉冲信号丢失，为此在该功能模块中增加一个死区时间修正算法，对丢失的脉冲信号进行补偿，得到修正后的高频有效脉冲，之后除以采样周期，得到高频中子计数率信号。2.3脉冲信号选择功能模块产生的低频计数率信号及高频计数率信号，输入至选择功能模块1，计算方式如下：当高频有效计数率信号大于转换常数吋，选择高频有效计数率信号作为最终的输出信号，否则选择低频冇效计数率信号作为最终的输出信号。得到的信号最终用于源量程停堆功能逻辑运算。产生的低频有效脉冲信号及高频有效脉冲信号，输入至选择功能模块2,计算方式如下：当高频冇效脉冲信号大于

6、转换常数时，选择高频冇效脉冲信号作为最终的输出信号，否则选择低频奋效脉冲信号作为最终的输出信号。得到的输出信号用于中子通量倍增系数计算，最终用于硼稀释闭锁逻辑运算。3.中间量程探测器信号軟件处理流程由于中间量程探测器与源量程探测器的量程存在重叠的部分，当中间量程探测器投入运行初期吋，其输出信号为脉冲信号，随着功率提升，脉冲逐渐累釈，形成一个特性类似于均方根电压(MSV)的长脉冲，输出信号为MSV×l。在脉冲堆积的初期，为了提高信噪比，在其硬件电路中增加一个增益为10的放大电路，此吋硬件输出信号为MSV&time

7、s;10o随着功率的升高，脉冲信号对于核功率计算的贡献逐渐减小，MSV信号的贡献逐渐增人，因此NIS处理器软件中设置了一个转换因子算法功能模块，用于确定各阶段脉冲信号与MSV信号对于核功率计算的影响，之后进入核功率叠加功能模块，最后经过补偿功能模块进行补偿，从而准确地得出中间量程功率信号。图2中间量程信号处理过程3.1脉冲信号处理功能模块中间量程脉冲信号经过甄别域电路后，进入脉冲处理功能模块，苏处理流程与源量程原理相同，处理后得到脉冲计数率信号(IRCPS)，该信号输出至两个功能模块：一是与功率比例系数相乘(该系数与中间量

8、程探测器甄别域的人小有关)，得到计数率-功率信号(CPS%Power)；二是输出至转换因子算法功能模块，得出转换因子(SF)。SF的计算方法如下：若IRCPS<下限，则SF=0，若IRCPS>上限，则SF=1，其余情况，SF=[(IRCPS)■低限]/(上限-低限)3.2MSV信号处理功能处