[发明专利]一种不需切断激励电源的控制棒落棒时间测量方法

说明书

本发明公开了一种不需切断激励电源的控制棒落棒时间测量方法，通过棒位探测器探测A组线圈的感应电压信号，包括以下步骤：步骤S1：监测A组线圈电压，捕捉落棒信号；步骤S2：将落棒信号起始点P0作为T4止；步骤S3：监测到落棒信号后查找局部峰值点P1、P2、…、P19；步骤S4：从落棒信号起始点回溯查找DROPref从最大值降至其33％值的时间点T4始。本发明公开的不需切断激励电源的控制棒落棒时间测量方法，可以取消测试前的激磁电源关闭工作，提高测量分析自动化水平，同时解决非人工触发的落棒事件落棒时间测量问题。

技术领域

本发明属于核电站控制棒落棒时间测量技术领域，具体涉及一种不需切断激励电源的控制棒落棒时间测量方法。

背景技术

压水堆核电厂快速调节反应堆功率主要通过控制棒束的提升、下插来实现。棒束的提升、下插动作由一套电磁驱动机构(CRDM：Control Rod Drive Mechanism——控制棒驱动机构)驱动，参见附图的图1，控制棒静止时由保持线圈通电，保持勾爪(又称夹持销爪)摆入驱动轴齿槽。

反应堆紧急停堆是靠停堆断路器打开，切断CRDM动力电源，让控制棒束在重力作用下掉入堆芯来实现的。棒束掉落时间的长短直接关系到安全停堆能否实现，落棒时间要求小于安全分析值(典型如秦山第二核电厂为2.4秒)，所以每次启堆前都要对落棒时间进行测量。

落棒时间由六段构成，参见附图的图2所示。其中，

T4＝从保持线圈电流降到33％额定值到棒束开始降落之间的时间，应＜150ms；

T5＝从棒束开始降落到进入缓冲段之间的时间；

T6＝从棒束进入缓冲段到其到达缓冲段底部的时间，热态时T4+T5+T6应小于3s。

控制棒掉落时间受整个驱动线的影响，控制棒驱动线由驱动机构、导向筒组件、燃料组件和控制棒组件等构成，控制棒掉落过程中可能与导向筒组件、燃料组件中的控制棒导向管发生摩擦，控制棒掉落时的缓冲由燃料组件中的导向管缓冲段和控制棒组件下方的缓冲弹簧提供。典型电厂燃料组件中的控制棒导向管缓冲段长度是640mm，控制棒掉落到堆底时进入缓冲段长度约550-560mm，合34.5步；控制棒组件缓冲弹簧全长约22.45mm，掉落时最大压缩长度约5mm。

因控制棒及相连的驱动轴都位于核应堆高温高压环境中，对其位置的测量普遍利用电磁感应原理，通过棒位探测器进行，对T4、T5、T6三个时间段的测量同样只能利用棒位探测器进行非接触式测量。

典型棒位探测器主要包括原边线圈、测量线圈、辅助线圈、线圈骨架、密封壳及外套管。以秦山第二核电厂为例，棒位探测器全长为4006mm，内径154mm，外径300mm。原边线圈为一长螺线管，约2000匝，线径1.97mm，沿整个行程绕制。测量线圈和辅助线圈都是副边线圈，每个1700匝，宽2cm，线径0.23mm，与原边线圈共轴。原边线圈用于产生交变磁场，测量线圈用于形成棒位编码，辅助线圈用于原边电流调节。

驱动轴由磁性材料制造，而探测器密封壳、骨架、外套管以及探测器内的其它介质磁导率很低，这样测量线圈中有无驱动轴穿过感应出的电压相差很大，通过监测某一位置的测量线圈感应电压即可获知驱动轴顶端在其上面还是在其下面。只要设置足够数量的测量线圈，监测各线圈的感应电压信号，就可以大致确定驱动轴——控制棒的位置。

为了大致确定控制棒的位置，必须设置足够数量的测量线圈。测量线圈的个数和间距要根据驱动轴行程的长度和希望达到的分辨率来确定。为了减少探测器与信号处理通道之间接线的数量，减少信号处理设备的数量，还必须对测量线圈进行分组。

以秦山第二核电厂为例，控制棒驱动轴每个机械步长度为15.875mm，全行程为228步。探测器分辨率为8步(127mm)，测量线圈31个，分成A、B、C、D、E五个组，整个测量行程为256机械步。测量线圈分组方式如下。