李海煌
福建福清核电有限公司 福建福清 350300
摘要：本文简要介绍了核电仪控科技使用中常见的问题，以期可以针对基础性技术探究引起高度关注。基本问题包含理论基础问题与技术运用问题，内容包含核反应堆物理、热工与控制仪表科技。这类问题不仅造成研发项目方向性失误；而且体现出在项目运用中基础性研究项目的缺失。
关键词：核电仪控；基本问题；策略分析；数字化
伴随国家核电行业进到大发展阶段，核电科技国产化也变成热点话题。怎样把引入的国外核电科技实现充分吸收与消化，且在该基础上创造出自主化的新型核电科技，也必定成为需要深入研究的问题。
1、核电仪控科技运用过程的基本问题
1.1理论基本问题
1.1.1核反应堆（裂变堆）模型刚性现象
裂变堆的物理模型属于反应堆动力学结构的重要探究对象，数学表达繁琐。当采取电脑展开数值模拟计量时，会发现对这种物理模型进行数学处理比较困难。所以有提法称这种情况是刚性问题，或是直接叫反应堆数学模型是病态方程。基于这一刚性问题，有许多探究资料产生。
刚性问题事实上是指反应堆数学模型方面的物理参数搭配匹配问题。即：
n（t）=A0·e（wo·t）+A1·e（w1·t）+A2·e（w2·t）+A3·e（w3·t）+A4·e（w4·t）+A5·e（w5·t）+A6·e（w6·t） （1）
该式表示裂变堆物理模型通过各种简化处置后获得的点堆模型的指标函数数学表达式。如果反应性扰动量是δk=0.023时，计量获得上式上的特点参数值（w0~w6）分别是150.1398、-3.0611、-1.1932、-0.3461、-0.1175、-0.0324、-0.0124。由此得知，w0和w1~w6间量值区别较大。
1.1.2模型处理自身的虚假现象
裂变堆物理模型是经过时空分开财转化为点堆模型的。所以该模型只在反应性变化不会造成堆中巨大空间效应时才可用。若持续在点堆模型前提下引进数学近似要求而不仔细考量物理方面的科学性，就极可能造成简化模型不真实而引起项目设计方面的失误。
检测模型处置是否科学的方法比较简单，以公认的模型进行仿真计算对比就行。
1.1.3虚假水位现象
核电站频繁使用的“U”形管蒸汽机器水位检测和控制技术中存在虚假水位现象。
蒸汽机的虚假水位基本原理的产生是：蒸汽流量改变导致蒸汽发生器中水装量一直处在两相流状态，进而造成汽水界面位置汽泡不断涨缩改变，造成水位测量器测出的水位一直改变。该种由于汽泡涨缩引起的水位变化通常称作虚假水位。计算机仿真获得的虚假水位曲线如图1、图2所示。
图1 蒸汽流量阶跃降低10%额定量水位改变
图2 蒸汽流量阶跃升高10%额定量水位改变
实际上，虚假水位属于现实的物理情况，其是蒸汽发生器中常见的两相流性质。图1所示情况的直接后果即蒸汽发生器由于水位不断上升充满其蒸汽空间而失去本身的产汽性能。图2所示情况的直接后果即蒸汽发生器由于水位不断降低而被“烧干”。控制系统称这种对象是本身不稳定对象或本身失衡对象。
若由于人的主观认知水平限制就确定实际的物理情况为虚假的，并且还在该基础上进行大量先进控制系统研究，尝试调整这样的虚假水位，就势必是徒劳的。主要原因在于，研究是基于主观虚假前提上开展的，无法得到真实结论。
针对核电站来说，其自身和一般火电厂的锅炉机组在原理方面有相似的地方。但是，需要注意的是，即一般火电厂无核电站裂变堆一样的自稳、自调性质。若将蒸汽发生器与二回路以及裂变堆看作一个总体，该种自稳、自调性质就可以有效帮助调整蒸汽机器的非自稳问题。
1.2技术运用问题
1.2.1裂变堆模型空间效应现象
该问题主要体现在反应性仪该种核技术运用仪表内。
裂变堆的反应性无法直接检测。反应性仪是采用能直接检测的核功率经过点堆数学模型得到的倒时公式间接测算出反应性。其使用大都在反应堆物理开启阶段。
反应性仪研究报告说采用的时“清除了空间作用的点堆模型获得的倒时公式”。该种说话明显不恰当[1]。正如上述研究堆模型时强调的那样，裂变堆点堆模型并未消除空间作用，只是在有制约的物理科学性范围内把时空分开获得的结果。因此，通过点堆模型获得的倒时公式也无法消除空间作用，其应用也会受到制约。
此外，需要注意的是，反应堆开启过程，因为功率较小，核测量偏差较大，按照所测核功率来测算获得的反应性量值的可信度将受到该种偏差干扰。
1.2.2反应堆维护系统现象
反应堆维护系统属于一种独特的控制技术，是核安全三层保护的第2层。其保护功能是按照核安全研究所产生的安全极限值确定的。核电站如果产生这种极限值，维护系统会强制处罚故障性停堆维护工作[2]。该种动作时间方面需要很快，则必定会造成反应堆热工结构物理状态不断改变靠近背离物理方面的能量无法突跳原则。这明显是以牺牲机械寿命为前提的，就像医学上的放疗结果，需要对这种保护机制进行再次评估。
正常裂变堆控制结构是无法产生能量突跳的。如果有这种情况产生，则必定是控制结构功能设计与控制结构方案设计存在问题。图3 属于比较常见的能量突跳的两种例子。图4 是能量平滑转变的例子。
图3 能量突跳现象
图4 能量无法突跳例子
1.2.3数字化系统方面的并行性现象
并行性主要指为完成同个功能和任务的若干个工作同步进行。其是模拟仪器的系统性质。并行性的优点之一在于时间使用最大效率化。虽然从信号流动方面看着是在元、部件一级存在先后之别，但整个结构从一开启开始各种元、部件间在时间方面就是彻底并行的。
数字化仪控平台时仪表系统也必定具备该种基于元、部件一级的并行性特点，而无得觉得是数字化系统对结构带来的好处或是说属于数字化系统的特征。
数字化系统是以微型电脑与微处理器的应用为特点[3]。目前的计算机依旧遵守冯·诺依曼所提出的计算型机械的系统结构原理。该种机械的指令流是根据二进制串行架构规划的。就如同人说话会逐句逐句进行，电脑释读自身的语言依旧是有先后之别的。所以，将并行性视为数字化系统的特征是有违科学知识与历史现实的。
2、基本问题反思
以上各种基本问题事实上体现在核电行业中仪控系统使用方面基础性探究工作的落后。
从项目技术方面来说，问题源自“重实用、应用”。技术是基于这“两用”的基础，结果导致长时间缺少对技术应用方面的基础性部分重视，导致在遇到换代更新更上一个台阶时明显显得不足。
基础性探究不仅费时还费力。尤其是核心的基础研制，唯有长时间坚持才会突破而产生规模化的带动效果。当然，包含多领域的基础性探究就更要求整个团队充满较高的耐心以及真诚的协作。
唯有重视基础研究，方可支持应用系统的一直研发，国产化也会得到良好的保障。
参考文献
[1]王希.核电仪控技术应用基本问题研究及对策分析[J].科技创新与应用，2017（14）：117.
[2]王远隆.核电仪控技术应用中的基本问题[J].中国核电，2010，3（04）：301-307.
[3]王远隆.核电仪控技术应用中的基本问题[A].《中国核电》杂志理事会.2010中国核电产业科技创新与发展论坛论文集[C].《中国核电》杂志理事会：中国核学会，2010：7.
论文作者:吴德清,贺文斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/11
标签：核电论文; 水位论文; 模型论文; 蒸汽论文; 反应堆论文; 物理论文; 虚假论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;