壓水堆核電站一回路硼濃度測(cè)量

王曉磊

（大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司 生產(chǎn)部，廣東 深圳518124）

1 硼表簡(jiǎn)介

反應(yīng)性安全是壓水堆核電站的三大安全功能之一，安全功能包括：反應(yīng)性安全功能，冷卻安全功能，屏障安全功能。壓水堆核電站一般采用改變冷卻劑中硼濃度、控制棒、可燃毒物棒控制過(guò)剩反應(yīng)性，保證反應(yīng)性安全功能。其中改變冷卻劑中硼濃度主要用于補(bǔ)償時(shí)間過(guò)程較慢的反應(yīng)性變化，優(yōu)點(diǎn)是有利于展平堆芯功率分布，提高核電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性；另外核電站在停堆、換料期間或大修期間，要保持一定硼濃度使反應(yīng)堆維持次臨界狀態(tài)并具有足夠的次臨界深度。因此需要對(duì)一回路冷卻劑的硼濃度進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量和監(jiān)視，在機(jī)組正常運(yùn)行階段以便觀察一回路中硼濃度變化的趨勢(shì)；并在一回路的硼濃度少于設(shè)定值50ppm時(shí)給出報(bào)警REN055AA，以警告操縱員注意一回路硼濃度的異常變化并作相應(yīng)的處理。在機(jī)組大修階段用來(lái)防止一回路冷卻劑的誤稀釋。

硼表測(cè)量原理簡(jiǎn)述：測(cè)量裝置與核取樣回路連接，測(cè)量裝置中安裝有中子探測(cè)器和中子源，核電站主回路中的硼-10對(duì)熱中子具有很大的吸收截面。探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)率與探測(cè)器接收到的熱中子數(shù)成正比。硼表通過(guò)脈沖信號(hào)測(cè)量通道對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)中子計(jì)數(shù)率計(jì)算出回路中的硼濃度，見(jiàn)圖1硼表測(cè)量原理圖。

圖1 硼表測(cè)量原理圖

2 壓水堆核電站技術(shù)規(guī)格書(shū)中對(duì)硼表的要求

壓水堆核電站共分六個(gè)運(yùn)行模式，分別為：反應(yīng)堆功率運(yùn)行模式（RP）、蒸發(fā)器冷卻正常停堆模式 （NS/SG）、RRA冷卻正常停堆模式（NS/RRA）、維修停堆模式（MCS）、換料停堆模式（RCS）、完全卸料模式（RCD），在不同模式下硼表不可用時(shí)的緩解措施見(jiàn)表1。

3 硼表連接方式

硼表在各種工況的不同在線(xiàn)方式：為了保證一回路的硼濃度測(cè)量準(zhǔn)確，除了硼表所在管線(xiàn)的在線(xiàn)正確、硼表本身沒(méi)有故障之外，還要保證流入硼表內(nèi)一回路冷卻劑的流量具有代表性（一般要求的數(shù)值為大于100升/小時(shí)）。按機(jī)組工況的不同，硼表所在的流體管線(xiàn)在線(xiàn)需進(jìn)行改變。

硼表連接方式共有三種：

①在機(jī)組正常運(yùn)行階段，三臺(tái)主泵處于運(yùn)行狀態(tài)，硼表在線(xiàn)到RCP→RCV連接方式。一回路中的冷卻劑由主泵強(qiáng)迫循環(huán)來(lái)保證均勻混合。硼表的連接是從RCP二環(huán)路或三環(huán)路的熱管段 RCP625/ 635VP→→REN101/102VP→→REN003/002RF→→REN012/013RF→→REN313/312VP→→REN313/312WV→→軟管連接→→REN799WV→→REN012MG—REN007MD→→RCV002BA中，這樣硼表不但對(duì)一回路的硼濃度進(jìn)行了測(cè)量，而且測(cè)量以后的流體流入RCV002BA通過(guò)上充泵重新進(jìn)入一回路。

②機(jī)組下行時(shí)，當(dāng)一回路中處于120℃,或機(jī)組大修結(jié)束一回路排氣結(jié)束后，升壓到7bar后，要在線(xiàn)到RRA→RCV連接方式。一環(huán)路中的RCP001PO在運(yùn)行，RRA系統(tǒng)連接控制一回路升降溫的速率和對(duì)一回路均勻攪拌。若還采用機(jī)組正常運(yùn)行階段的連接方式，由于二環(huán)路和三環(huán)路中沒(méi)有主泵在運(yùn)行，起不到較好的混合作用時(shí)，不能準(zhǔn)確測(cè)量一回路的硼濃度；因此將REN的硼濃度測(cè)量管線(xiàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯涸赗RA001/002PO的出口連管處經(jīng)RRA621VP→→REN122VP→→REN001RF→→REN011RF→→REN211VP→→ 軟 管 連 接 →→REN799WV→→REN012MG—REN007MD→→RCV002BA中。這時(shí)一回路的溫度也相對(duì)較高。液體進(jìn)入硼表時(shí)采用兩個(gè)次冷卻器；一回路的壓力也相對(duì)較高。通過(guò)上述的方式經(jīng)過(guò)硼表的流量直接進(jìn)入一回路比較困難，因此先進(jìn)入RCV002BA，通過(guò)上充泵重新進(jìn)入一回路。

③當(dāng)一回路的壓力降到7bar以下時(shí)，一回路壓力較低，上充泵也即將處于停運(yùn)狀態(tài)。硼表的測(cè)量管線(xiàn)需在線(xiàn)到RRA→RCP連接方式，在RRA001/002PO的出口連管處經(jīng)RRA621VP→→REN122VP→→REN001RF→→REN511VP→→ 軟管連接→→REN799WV→→REN012MG—REN020MD →→REN800WV →→REN514VP →→REN002RF→→REN102VP→→RCP625VP靠RRA的壓頭進(jìn)入RCP一回路的二環(huán)路；這時(shí)因?yàn)橐换芈窚囟群蛪毫Χ急容^低，在管線(xiàn)中采用了單個(gè)冷卻器，同時(shí)將測(cè)量液直接回收注入一回路。

表1 不同模式下硼表不可用時(shí)的緩解措施

4 總結(jié)

改變一回路冷卻劑硼濃度作為保證反應(yīng)性安全的重要手段，需要時(shí)刻監(jiān)視一回路冷卻劑硼濃度，硼表作為唯一的一回路硼濃度連續(xù)監(jiān)測(cè)的手段，對(duì)反應(yīng)性的控制有重要的意義。

［1］硼表維修手冊(cè)[S].

［2］廣東核電培訓(xùn)中心.900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].原子能出版社,2007.