核電站延伸技術(shù)的原理及其運(yùn)用

張彥義 覃 天 信文強(qiáng) 趙國棟

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

1 延伸運(yùn)行的意義

①203大修開始日期計(jì)劃為2007年5月10日,而根據(jù)燃耗計(jì)算,2號(hào)機(jī)組若以675MW功率運(yùn)行,則只能到5月7日,因此必須實(shí)施降功率運(yùn)行。

②秦山二期兩臺(tái)機(jī)組現(xiàn)采用12個(gè)月?lián)Q料周期,但必須避開7、8、9月用電高峰期間停機(jī)大修。

③提高燃料的使用效率,以提高經(jīng)濟(jì)性。

2 延伸運(yùn)行的定義

①當(dāng)一回路的硼濃度接近10ppm時(shí),通過降溫和降功率引入正反應(yīng)性,以保證反應(yīng)堆加深燃耗繼續(xù)保持功率運(yùn)行,這種運(yùn)行模式稱為延伸運(yùn)行。它主要利用以下兩種效應(yīng):慢化劑溫度效應(yīng)和燃料的溫度效應(yīng)。

②慢化劑溫度效應(yīng)：慢化劑溫度的變化，最主要影響了六因子公式Keff=εPsp Pdfη中的熱中子利用系數(shù)f。而慢化劑溫度系數(shù)是正還是負(fù)，取決于慢化劑對(duì)中子的是以吸收為主還是慢化為主。由于秦山二期壓水堆的H2O/U由設(shè)計(jì)決定運(yùn)行在欠慢化區(qū)，因此當(dāng)慢化劑溫度降低時(shí)，引起H2O/U增加，因些在欠慢化區(qū)慢化劑溫度系數(shù)是負(fù)的。即慢化劑溫度降低引入正反應(yīng)性。

③燃料的溫度效應(yīng)：燃料的溫度下降時(shí)，引起238U共振峰收縮，減少了238U對(duì)中子的共振吸收，使六因子公式Keff=εPsp Pdfη中的逃脫共振俘獲幾率p增加,從而使反應(yīng)性增加，因此，當(dāng)反應(yīng)堆降功率時(shí)，燃料溫度下降，從而釋放出正反應(yīng)性。

3 延伸運(yùn)行的實(shí)施

利用功率虧損原理，直接降低功率獲得正反應(yīng)性，從而延長運(yùn)行壽期。203換料大修的開始日期是2007年5月10日，機(jī)組從5月3日從675MW降到670MW，以后每天降5MW直至5月9日的650MW，功率下降總共約3.7%PN，根據(jù)功率虧損曲線，約釋放72.15pcm的反應(yīng)性。

反應(yīng)堆在壽期末平均每天消耗約3ppm，約30pcm的反應(yīng)性。這樣，僅通過每天降5MW這一操作，就能使反應(yīng)堆延長運(yùn)行2.4天。

實(shí)施過程:

①4月24日,一回路硼濃度51ppm，開始用9TEP007DE對(duì)一回路進(jìn)行除硼。

②控制棒盡量保持在咬量上限,以釋放部分正反應(yīng)性。

③5月3日,一回路硼濃度19.8ppm.2號(hào)機(jī)組從675MW降到670MW,直至降到5月10日的650MW.從5月3日開始,由于降功率引入正反應(yīng)性和平衡氙毒的降低,兩方面使一回路硼濃度下降變緩。

4 延伸運(yùn)行時(shí)需要調(diào)整的參數(shù)

①程序平均溫度的調(diào)整：由汽機(jī)沖動(dòng)級(jí)壓力GRE023/024MP/025MP之間的高選值計(jì)算出的一回路平均溫度整定值隨著降功率的進(jìn)行而逐漸降低。見圖1。

圖1 程序平均溫度調(diào)整前后對(duì)照

②D棒死區(qū)的調(diào)整：開始延伸運(yùn)行后，為了獲得更多的正反應(yīng)性，D棒一般處于咬量上限。此時(shí)應(yīng)盡量避免D棒的任何移動(dòng)，以避免產(chǎn)生難以控制的氙振蕩。因此，在延伸運(yùn)行一開始就將D棒死區(qū)擴(kuò)大到（－1.66℃，0.83℃），以防止控制棒的過度提出。然后當(dāng)平均溫度參考值第一次改變之后，將D棒死區(qū)擴(kuò)大到（－1.66℃,1.66℃），防止控制棒下插引起氙振蕩。見圖2：

圖2 控制棒死區(qū)的增大

③GCT-C參數(shù)的調(diào)整：GCT-C在溫度控制模式下，其閥門的開度信號(hào)決定于一二回路的溫差，即Targmax與Tref的溫差。當(dāng)延伸運(yùn)行時(shí)Tref降低，必然會(huì)影響GCT-C閥門的開度。其中401MR中的401GD/410GD和402MR中的402GD/403GD的參數(shù)分別調(diào)整如下：見圖

④涉及RGL系統(tǒng)報(bào)警定值的調(diào)整：由于延伸運(yùn)行引起402MR中的Tref的降低，因此D棒的驅(qū)動(dòng)信號(hào)定值也做了改變，報(bào)警RGL404AA的定值也從原先的±2℃調(diào)整為±3℃。

⑤PZR水位的調(diào)整：穩(wěn)壓器水位由一回路平均溫度高選值整定。當(dāng)延伸運(yùn)行一回路平均溫度降低時(shí)，若穩(wěn)壓器水位不加以調(diào)整，則在滿功率停堆情況下，由于穩(wěn)壓器水位的下降，有安注的風(fēng)險(xiǎn)。假設(shè)滿功率停堆時(shí)，穩(wěn)壓器水位下降約33%，10%水位時(shí)會(huì)導(dǎo)致下泄隔離，再另考慮4%的裕度，則穩(wěn)壓器水位低限為47%。

圖3 穩(wěn)壓器程序水位位調(diào)整前后對(duì)照

⑥P12定值的調(diào)整：在延伸運(yùn)行期間，發(fā)生停機(jī)不停堆等機(jī)組瞬態(tài)工況情況下，觸發(fā)P12的可能性增大，因此將P12保護(hù)定值從284℃下降到282℃。

⑦超溫△T和超功率△T保護(hù)定值調(diào)整：Tavg下降后,，超溫△T保護(hù)閾值基本沒變化，但實(shí)際△T降低了，因?yàn)楦影踩?。但超功率△T保護(hù)閾值隨著Tavg的降低要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

⑧△Iref的調(diào)整：延伸運(yùn)行之前，壽期末堆芯軸向功率分布呈“駝峰形”，上部峰值是由于上部燃耗較淺，下部峰值是由于堆芯出口溫度較高，負(fù)的慢化劑溫度效應(yīng)造成的。隨著延伸運(yùn)行的進(jìn)行，堆芯出口溫度逐漸降低，引入正反應(yīng)性，上部峰值增加，△I逐漸向“正”方向移動(dòng)。因此，需逐步調(diào)整△Iref。203大修前延伸運(yùn)行時(shí)，將△Iref從-5.5%調(diào)整到-4.5%,繼而調(diào)整到-3%。

圖4 延伸運(yùn)行時(shí)△I變化趨勢

5 延伸運(yùn)行時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)

①延伸運(yùn)行期間，機(jī)組應(yīng)盡量避免任何瞬變，以防止產(chǎn)生難以控制的氙振蕩，因此△I要加強(qiáng)監(jiān)視，防止產(chǎn)生C21。

②延伸運(yùn)行期間，蒸汽發(fā)生器出口蒸汽參數(shù)降低，導(dǎo)致汽輪機(jī)偏離正常穩(wěn)定運(yùn)行工況。因此，要嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況，特別是振動(dòng)和差脹。

［1］秦山第二核電廠高級(jí)運(yùn)行教程[Z].核電秦山聯(lián)營有限公司.

［2］反應(yīng)堆核物理[Z].北京401核工業(yè)研究生院.

［3］F 2 RRC 001[Z].核電秦山聯(lián)營有限公司.