反應(yīng)堆熱功率參數(shù)漂移對(duì)機(jī)組核功率控制影響及處理

陳建國(guó)

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

2011年3月2日，Cernavoda核電站出現(xiàn) “蒸發(fā)器功率偏差大30%”報(bào)警，2#蒸發(fā)器給水溫度由187度降為16度，蒸發(fā)器熱功率增加到130%，實(shí)際堆功率下降，汽機(jī)功率下降，操縱員斷開(kāi)2#蒸發(fā)器給水溫度信號(hào)，反應(yīng)堆功率非受控回升，操縱員通過(guò)降低設(shè)定值到90%穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)。

1 反應(yīng)堆功率測(cè)量和校正原理

1.1 在反應(yīng)堆高功率運(yùn)行時(shí)，反應(yīng)堆核功率測(cè)量采用的是鉑探功率，利用蒸發(fā)器熱功率PTHSG對(duì)其進(jìn)行校正。具體為：

1）反應(yīng)堆控制程序計(jì)算堆芯14個(gè)區(qū)域的未校驗(yàn)的鉑探測(cè)器信號(hào)平均值PDA，用軟件濾波將PDA延時(shí)20秒，得到PDAF。

2）計(jì)算未濾波的鉑探測(cè)器校驗(yàn)因子ADA

ADA=PTHSG-KD*PDAF 其中，KD=1.04 （ADAF范圍：－0.2至＋0.2）。

3）用軟件濾波將ADA延遲180秒，得到ADAF。

4）計(jì)算校驗(yàn)后的鉑探測(cè)器功率PLIN=KD*PDA+ADAF。

1.2 蒸發(fā)器熱功率PTHSG計(jì)算原理

反應(yīng)堆控制程序根據(jù)四臺(tái)蒸汽發(fā)生器的給水流量、蒸汽流量、給水溫度計(jì)算PTHSG,如任何一個(gè)信號(hào)無(wú)效，將相應(yīng)蒸發(fā)器的PBi設(shè)為無(wú)效值。

1）計(jì)算“A”側(cè)蒸汽發(fā)生器的功率PBA

如PB1和PB2都有效且偏差小于30%FP，取其平均值作為PBA；如PB1和PB2都有效但偏差大于30%FP，取其高值作為PBA；如PB1和PB2有一個(gè)無(wú)效，取另一有效值作為PBA；如PB1和PB2都無(wú)效，將PBA設(shè)為無(wú)效值。

2）計(jì)算“B”側(cè)蒸汽發(fā)生器的功率PBB

PB3和PB4按照和第1)步相同方法計(jì)算PBB。

3）計(jì)算蒸汽發(fā)生器的功率PTHSG

將PBA和PBB按照和第1)步相同方法計(jì)算PTHSG。

2 蒸汽發(fā)生器熱功率PTHSG各測(cè)量參數(shù)漂移對(duì)反應(yīng)堆功率控制的響應(yīng)：

2.1 蒸汽發(fā)生器熱功率漂移偏高情況

如果計(jì)算出的蒸汽發(fā)生器熱功率偏高（給水溫度低漂，給水流量高漂，蒸汽流量高漂），則未濾波的鉑探校驗(yàn)因子ADA上升，濾波后的鉑探校驗(yàn)因子ADAF也上升，則校驗(yàn)后的鉑探功率PLIN上升，轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)形式后PLOG也上升。由于在替代模式下，反應(yīng)堆功率設(shè)定值PDLOG保持不變，則出現(xiàn)正的功率偏差，反應(yīng)堆功率控制程序通過(guò)反應(yīng)性調(diào)節(jié)系統(tǒng)降低反應(yīng)堆真實(shí)功率，未校驗(yàn)的鉑探信號(hào)PDA下降，ADAF繼續(xù)上升，從而保持PLIN不變，直至ADAF達(dá)到飽和0.2。正常ADAF設(shè)計(jì)為-0.04，所以反應(yīng)堆真實(shí)功率最低可能降至76%FP。

另外，當(dāng)某臺(tái)蒸發(fā)器功率偏高到122.5%FP時(shí)，真實(shí)功率為92.5%FP時(shí)，切除偏低的蒸發(fā)器功率，PTHSG值被改為122.5%FP，真實(shí)功率會(huì)降到77.5%FP。

綜合以上兩種因素考慮，反應(yīng)堆真實(shí)功率可能降低至77.5%FP。

2.2 蒸汽發(fā)生器熱功率漂移偏低情況

如果計(jì)算出的蒸汽發(fā)生器熱功率偏低（給水溫度高漂，給水流量低漂，蒸汽流量低漂），則整個(gè)過(guò)程響應(yīng)正好相反。ADAF負(fù)的飽和值為-0.2，正常ADAF設(shè)計(jì)為-0.04，所以反應(yīng)堆真實(shí)功率最高可能升至116%FP。

另外當(dāng)某一臺(tái)蒸發(fā)器的功率偏低到77.5%FP時(shí)，真實(shí)功率為107.5%FP時(shí)，切除偏低的信號(hào)，因此反應(yīng)堆真實(shí)功率會(huì)升高至107.5%FP。

綜合以上兩種因素考慮，反應(yīng)堆真實(shí)功率可能升高至107.5%FP。

3 蒸汽發(fā)生器熱功率PTHSG測(cè)量參數(shù)漂移后處理對(duì)策

3.1 Cernavoda電站蒸發(fā)器給水溫度低漂事件處理過(guò)程分析：

Cernavoda電站在出現(xiàn)蒸發(fā)器給水溫度低漂后，操縱員直接斷開(kāi)2#蒸發(fā)器給水溫度信號(hào)，2#蒸發(fā)器熱功率變成失效狀態(tài)，這時(shí)蒸發(fā)器熱功率PTHSG采用的是其它3個(gè)蒸發(fā)器熱功率的平均值，導(dǎo)致鉑探校驗(yàn)因子ADAF開(kāi)始減小，校驗(yàn)后的反應(yīng)堆鉑探功率PLOG稍微下降，而替代模式下反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的功率設(shè)定值PDLOG仍然未變，反應(yīng)堆功率稍微出現(xiàn)負(fù)的功率偏差，反應(yīng)堆真實(shí)功率開(kāi)始上升，以維持校驗(yàn)后的反應(yīng)堆鉑探功率PLOG保持在設(shè)定值附近。反應(yīng)堆控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的功率保持鍵HOLD是實(shí)行部分初始化，其過(guò)程為：設(shè)置要求功率變化率RRA等于0；設(shè)置要求功率Pra=功率設(shè)定值PDLOG。在整個(gè)事件過(guò)程中，反應(yīng)堆控制的要求功率PRA、功率設(shè)定值PDLOG、校驗(yàn)后的反應(yīng)堆鉑探功率PLOG基本保持不變，因此無(wú)法通過(guò)“HOLD”鍵來(lái)防止真實(shí)功率非受控上升。操縱員只有通過(guò)降低設(shè)定值至90%FP來(lái)穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)。

3.2 蒸汽發(fā)生器熱功率PTHSG測(cè)量參數(shù)漂移事件緩解措施：

事件中反應(yīng)堆功率下降或上升幅度達(dá)到30%FP，升降速率過(guò)程也非常快，且現(xiàn)有電站設(shè)計(jì)、操作規(guī)程中均沒(méi)有合適的處理對(duì)策。以下主要從電站設(shè)計(jì)、操縱員響應(yīng)上探討改進(jìn)措施。

3.2.1 設(shè)計(jì)上減小功率波動(dòng)幅度：

由上述2.1節(jié)和2.2節(jié)分析得知，在事件中反應(yīng)堆真實(shí)功率上升或者下降幅度取決于鉑探校驗(yàn)因子ADAF和蒸發(fā)器熱功率偏差大于30%FP，因此分別考慮這兩個(gè)因素影響。

（1）將鉑探校驗(yàn)因子ADAF限值范圍由±0.2改為±0.1：

在計(jì)算出的蒸汽發(fā)生器熱功率偏高情況下，反應(yīng)堆真實(shí)功率在該因子作用下最低可能降至86%FP；在計(jì)算出的蒸汽發(fā)生器熱功率偏低情況下，反應(yīng)堆真實(shí)功率在該因子作用下最低可能升高至106%FP。相比ADAF限值范圍為±0.2時(shí)，最高功率和最低功率幅度分別減少10%FP。

（2）將蒸發(fā)器熱功率偏差大于30%FP時(shí)取高值參與控制改為蒸發(fā)器熱功率偏差大于15%FP時(shí)取高值參與控制：

當(dāng)某臺(tái)蒸發(fā)器熱功率偏低到88.75%FP時(shí)，真實(shí)功率為103.75%FP時(shí)，就會(huì)切除偏低的蒸發(fā)器功率，真實(shí)功率升高到103.75%FP。相比蒸發(fā)器熱功率偏差大于30%FP才切除導(dǎo)致真實(shí)功率上升到107.5%FP，幅度減小，對(duì)反應(yīng)堆安全也有利。

當(dāng)某臺(tái)蒸發(fā)器熱功率偏高到111.25%FP時(shí)，真實(shí)功率為96.25%FP時(shí)，就會(huì)切除偏低的蒸發(fā)器功率，虛假偏高到111.25%FP的那臺(tái)蒸發(fā)器的功率完全控制，真實(shí)功率降到88.75%FP。相比蒸發(fā)器熱功率偏差大于30%FP才切除導(dǎo)致真實(shí)功率下降到77.5%FP，幅度減少11.25%FP。但在真實(shí)功率為96.25%FP時(shí)就已經(jīng)把虛假偏高的那臺(tái)蒸發(fā)器功率完全投入，使虛假的功率更早完全進(jìn)行控制。

3.3 出現(xiàn)故障后操縱員的響應(yīng)優(yōu)化

由于事件中按照現(xiàn)有操作規(guī)程進(jìn)行響應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)堆功率非受控上升或下降，但若采取將機(jī)組切換到正常模式（堆跟機(jī)）后再斷開(kāi)失效信號(hào)則會(huì)使反應(yīng)堆功率始終受控。

對(duì)于蒸發(fā)器熱功率偏低導(dǎo)致真實(shí)功率上升的情況，因汽機(jī)功率可能已經(jīng)超過(guò)額定功率，若直接將機(jī)組切換到正常模式，可能導(dǎo)致蒸發(fā)器壓力控制程序計(jì)算出的反應(yīng)堆要求功率PRN超限，因此還是應(yīng)先降低反應(yīng)堆功率。然后將機(jī)組切換到正常模式，再斷開(kāi)失效信號(hào)，此時(shí)過(guò)程中汽機(jī)功率保持穩(wěn)定，則反應(yīng)堆真實(shí)功率也能保持穩(wěn)定。等待校正后鉑探功率恢復(fù)正常后，再將機(jī)組切換到替代模式，之后恢復(fù)機(jī)組至要求功率值。對(duì)于蒸發(fā)器熱功率偏高導(dǎo)致反應(yīng)堆真實(shí)功率下降的情況，則可以直接將機(jī)組切換到正常模式，再斷開(kāi)失效信號(hào)，等待校正后鉑探功率恢復(fù)正常后，再將機(jī)組切換到替代模式，之后恢復(fù)機(jī)組至要求功率值。

4 結(jié)束語(yǔ)

反應(yīng)堆熱功率參數(shù)漂移后影響反應(yīng)堆真實(shí)核功率的控制，進(jìn)而導(dǎo)致電站多個(gè)安全系統(tǒng)的異常響應(yīng)，可能導(dǎo)致違反電站技術(shù)規(guī)格書(shū)限制或者超出操縱員的要求控制狀態(tài)。本文從反應(yīng)堆功率測(cè)量控制原理出發(fā)，針對(duì)反應(yīng)堆熱功率參數(shù)漂移后的情況，提出了設(shè)計(jì)上可以改進(jìn)的部分建議；同時(shí)針對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行規(guī)程的不足，也優(yōu)化了操縱員在類似事件處理時(shí)的響應(yīng)。

［1］98-63710-OM-001全廠控制系統(tǒng)第一部分:反應(yīng)堆調(diào)節(jié)系統(tǒng)[Z].

［2］98-66556-TMT-FB808蒸發(fā)器液位控制程序SGLC[Z].

［3］98-66551、66552-TMT-FB803 反應(yīng)堆功率控制程序[Z].

［4］外部事件經(jīng)驗(yàn)反饋:Cernavoda2號(hào)機(jī)蒸發(fā)器給水溫度變送器讀數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致機(jī)組瞬態(tài)[Z].