核電站控制棒投自動(dòng)狀態(tài)過程分析

董恩興，陳代鑫，劉煒福建福清核電有限公司

核電站控制棒投自動(dòng)狀態(tài)過程分析

董恩興，陳代鑫，劉煒
福建福清核電有限公司

摘要：控制棒手自動(dòng)狀態(tài)的切換是核電站反應(yīng)堆升降功率過程中所必須的操作，而升功率過程中將控制棒投自動(dòng)狀態(tài)是操縱員所必須掌握的關(guān)鍵技能之一，本文結(jié)合福清核電1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)過程中的實(shí)際情況，對(duì)控制棒投自動(dòng)狀態(tài)的過程進(jìn)行了分析，給出了調(diào)整影響控制棒投自動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)的方法，對(duì)后續(xù)運(yùn)行人員如何將控制棒投自動(dòng)狀態(tài)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：核電站；控制棒；狀態(tài)；控制模式

對(duì)于M310機(jī)組，控制棒組件分為功率調(diào)節(jié)棒組（G棒）、溫度調(diào)節(jié)棒組（R棒）和停堆棒組（S棒）三類，其中S棒和R棒為黑棒，G棒為灰棒。正常運(yùn)行時(shí)，G棒位于堆頂（短時(shí)非滿功率運(yùn)行時(shí)，也可位于與機(jī)組功率相對(duì)應(yīng)的要求棒位），用于調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率，使一、二回路功率匹配；R棒在堆芯上部一定范圍移動(dòng)，用于控制一回路冷卻劑溫度的波動(dòng)，使一回路平均溫度與二回路負(fù)荷生成的整定溫度相匹配；S棒用于停堆后保證停堆深度，正常運(yùn)行時(shí)提出堆外。由于S棒在反應(yīng)堆達(dá)臨界前就已經(jīng)全部提出堆芯，不參與反應(yīng)堆功率及一回路溫度控制，所以本文中所提到的控制棒單指G棒和R棒。

一、基本概念

溫度模式（T模式）：在蒸汽旁路排放系統(tǒng)中，旁排GCT-c的開啟信號(hào)正比于反應(yīng)堆冷卻劑的平均溫度與代表汽機(jī)負(fù)荷程序溫度之差，即一二回路之間的功率偏差。這種模式用于高負(fù)荷時(shí)自動(dòng)控制運(yùn)行。

壓力模式（P模式）：在蒸汽旁路排放系統(tǒng)中，用蒸汽集管壓力測(cè)量值與其整定值之差作為蒸汽旁排閥的開啟信號(hào)，稱為壓力控制模式。這種模式用于低負(fù)荷控制棒手動(dòng)控制期間或蒸汽排放閥開啟情況下低負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

臨時(shí)的增改值（007KU）：改變功率整定值，從而改變G棒疊步計(jì)數(shù)器的疊步棒位，臨時(shí)增改值不能為負(fù)值。007KU增加時(shí)，G棒會(huì)提升；007KU減小時(shí)，G棒會(huì)下插。

二、控制棒工作原理

1.1G棒工作原理

G棒是由反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制的，它根據(jù)汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)選擇的待跟蹤功率，加上臨時(shí)增改值(007KU)，得到功率整定值，再轉(zhuǎn)換為G棒棒位整定值。由疊步計(jì)數(shù)器給出的棒位實(shí)測(cè)值與整定值進(jìn)行比較，將棒位偏差轉(zhuǎn)為棒速和棒向信號(hào)，從而控制G棒的移動(dòng)，以跟蹤二回路功率。簡(jiǎn)而言之就是根據(jù)二回路功率需求控制G棒的棒位，最終目標(biāo)是使G棒的位置與功率需求相對(duì)應(yīng)。

1.2R棒工作原理

R棒是由平均溫度控制系統(tǒng)控制的，它通過測(cè)量一回路平均溫度，與由二回路負(fù)荷生成的平均溫度整定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號(hào)，控制R棒組的移動(dòng)。此外平均溫度控制系統(tǒng)中還設(shè)置有開環(huán)通道，用于完成平均溫度的快速控制，功率失配變化時(shí)起調(diào)節(jié)作用。簡(jiǎn)而言之就是根據(jù)考慮了功率失配的溫差信號(hào)控制R棒動(dòng)作的，最終目標(biāo)是使一回路平均溫度等于其整定值。

三、控制棒投自動(dòng)狀態(tài)過程

1.1直接影響控制棒投自動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)

直接影響控制棒投自動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)有：G棒要求棒位080KM、G棒疊步棒位081KM、臨時(shí)增改值007KU、一回路平均溫度最大值403KM、一回路平均溫度整定值404KM、溫度偏差405KM、汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)（GCT-c）的狀態(tài)（全關(guān)或未全關(guān)）及控制模式。

1.2控制棒投自動(dòng)狀態(tài)的過程

首先是GCT-c模式轉(zhuǎn)換，其次是G棒投自動(dòng)，最后是R棒投自動(dòng)。詳細(xì)過程如下：在GCT-c排放閥完全關(guān)閉后發(fā)電機(jī)停止升負(fù)荷，并維持二回路負(fù)荷在當(dāng)前值，將GCT-c由P模式（壓力模式）轉(zhuǎn)換為T模式（溫度模式），同時(shí)采取合適的方法(如調(diào)硼或修改臨時(shí)增改值007KU等)調(diào)節(jié)080KM或081KM的值，使其最終一致，隨后將G棒由手動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)狀態(tài)，并確認(rèn)其沒有出現(xiàn)異常動(dòng)作。G棒狀態(tài)穩(wěn)定后，檢查403KM/404KM/405KM的值，如果405KM大于±0.56℃，則采取合適的方法調(diào)節(jié)403KM或404KM的值，最終使405KM小于±0.56℃，隨后將R棒由手動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)狀態(tài)，并確認(rèn)其沒有出現(xiàn)異常動(dòng)作。G棒/R棒放自動(dòng)后一、二回路才能同步進(jìn)行升負(fù)荷。

四、影響參數(shù)分析

1.1GCT-c的狀態(tài)

GCT-c在P模式下主蒸汽母管壓力整定值經(jīng)函數(shù)發(fā)生器轉(zhuǎn)換為相對(duì)最終功率整定值，后者參與生成G棒要求棒位080KM以及一回路平均溫度整定值404KM。GCT-c在T模式下080KM和404KM由汽機(jī)沖動(dòng)級(jí)進(jìn)汽壓力決定。

在GCT-c全關(guān)后，由于主蒸汽母管壓力整定值與汽機(jī)沖動(dòng)級(jí)進(jìn)汽壓力是一一對(duì)應(yīng)的，此時(shí)GCT-c由P模式切到T模式，不會(huì)對(duì)080KM和404KM產(chǎn)生擾動(dòng)，可以進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。

GCT-c未全關(guān)時(shí)，因部分蒸汽排往凝汽器，使得主蒸汽母管壓力整定值與汽機(jī)沖動(dòng)級(jí)進(jìn)汽壓力不匹配，由主蒸汽母管壓力整定值生成的080KM和404KM比汽機(jī)沖動(dòng)級(jí)進(jìn)汽壓力生成的值要大，如果此時(shí)將GCT-c由P模式轉(zhuǎn)換到T模式，轉(zhuǎn)換后404KM只由汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力整定，會(huì)造成080KM和404KM突然減小，G棒和R棒均下插。正常情況下此時(shí)應(yīng)無C7A信號(hào)且404KM比403KM低，會(huì)造成GCT-c突然關(guān)閉，蒸汽發(fā)生器水位猛烈下降，如果轉(zhuǎn)換前GCT開度較大，則將由SG水位低低引發(fā)停堆，所以GCT-c由P模式切到T模式必須等GCT-c全關(guān)后方可進(jìn)行。

1.2G棒棒位

G棒要求棒位080KM、G棒疊步棒位081KM和臨時(shí)增改值007KU對(duì)G棒投自動(dòng)狀態(tài)均有影響。當(dāng)080KM大于081KM，說明G棒要求棒位大于疊步棒位。如果此時(shí)007KU有值，則維持081KM不變，使080KM減小，具體操作是通過減小007KU的值，使

080KM減小。

在007KU減少到零后，如果080KM仍然大于081KM，則維持080KM不變，使081KM增大，具體操作是通過硼化趕棒的方式使G棒提升，從而增加081KM的值，使080KM最終與081KM一致后將G棒放自動(dòng)。此時(shí)，需要比較080KM與081KM間的棒位偏差，根據(jù)核設(shè)計(jì)手冊(cè)G棒價(jià)值曲線，將棒位偏差轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的反應(yīng)性，再把反應(yīng)性變化量折算成硼化量。硼化時(shí)根據(jù)081KM的變化應(yīng)及時(shí)對(duì)硼化總量及速度進(jìn)行修正，嚴(yán)格控制G棒手動(dòng)提升的速度，防止造成一回路過熱或過冷。

當(dāng)080KM小于081KM，說明G棒要求棒位小于疊步棒位，采取的方法是維持081KM不變，使080KM增加。具體操作是增加007KU的值，使080KM增加，并最終滿足080KM與081KM一致后將G棒放自動(dòng)。

1.3R棒棒位

G棒放自動(dòng)后，R棒棒位取決于一回路溫度403KM與404KM的偏差405KM。調(diào)節(jié)405KM主要依靠改變007KU的值、硼化或稀釋進(jìn)行調(diào)節(jié)，在405KM值不大時(shí)，也可以通過對(duì)汽機(jī)功率的輕微改變來調(diào)節(jié)。若403KM大于404KM，說明一回路過熱，可以通過硼化或者減小007KU的值使G棒下插，達(dá)到降低一回路溫度的目的。若403KM小于404KM，說明一回路過冷，可以通過稀釋或者增加007KU的值使G棒提升，達(dá)到增加一回路溫度的目的。調(diào)節(jié)的最終目標(biāo)是403KM與404KM的值接近，即405KM的值小于±0.56℃，保證R棒放自動(dòng)時(shí)，沒有自動(dòng)移動(dòng)信號(hào)，做到無擾切換。

五、結(jié)論

控制棒投自動(dòng)是操縱員必須掌握的技能，本文結(jié)合福清核電1號(hào)機(jī)組實(shí)際情況，對(duì)控制棒投自動(dòng)狀態(tài)的過程及影響參數(shù)進(jìn)行了分析說明，為后續(xù)控制棒投自動(dòng)狀態(tài)具有一定的學(xué)習(xí)和參考意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]中國(guó)核電工程有限公司.棒控棒位系統(tǒng)手冊(cè).FQ17RGL002N00145GNBCFC.2010,4

董恩興（1982-），男，漢族，吉林遼源人，福建福清核電有限公司，運(yùn)行人員；

陳代鑫（1986-），男，漢族，重慶渝北人，福建福清核電有限公司，運(yùn)行人員；

劉煒（1986-），男，漢族，湖南岳陽(yáng)人，福建福清核電有限公司，運(yùn)行人員。

作者簡(jiǎn)介：