MJTR允許停堆時間估算研究

梁光遠(yuǎn)　劉水清　羅欣　王皓　徐濤忠

【摘 要】岷江試驗(yàn)堆在運(yùn)行每個爐次的后2段，到運(yùn)行壽期的后幾天，由于剩余后備反應(yīng)性較小，為避免掉入碘坑進(jìn)入被迫停堆時間，無法再次啟動反應(yīng)堆，本文對已經(jīng)滿功率運(yùn)行2天后，對停堆影響反應(yīng)堆重新啟動的主要因素進(jìn)行了分析，對允許停堆時間進(jìn)行估算研究，并通過實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對其進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明：本估算研究成果能夠有效地指導(dǎo)反應(yīng)堆的運(yùn)行，具有較大的應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】后備反應(yīng)性；碘坑；被迫停堆時間；允許停堆時間

中圖分類號： TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0245-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.112

【Abstract】When MJTR（Min Jiang Testing Reactor） is operated at the last two periods of each cycle， which means the last few days of the operation lifetime， the cores remaining built-in reactivity is becoming smaller. In order to avoid falling into the iodine well and being in the forced shutdown time，which would result in the reactor being unable to be restarted.This paper analyzed the main factors that influenced the reactor to be restarted during the shutdown period，and then evaluated the permitted shutdown time.Finally，using the practical operation data to validate the calculated value.The results show that the research findings can guide the reactor operation effectively，and have large application value.

【Key words】Built-in reactivity；Iodine well；The forced shutdown time；The permitted shutdown time

0 前言

岷江試驗(yàn)堆（簡稱：MJTR）是一座游泳池式反應(yīng)堆，使用HFETR卸料燃料元件，布置有9根輻照孔道（中心孔道1根，φ63；鈹反射層外輻照孔道8根，2根φ228×6.5mm；2根φ203×5mm； 2根φ125×3mm），主要是進(jìn)行單晶硅中子輻照摻雜、鉬-锝同位素、碘靶生產(chǎn)，寶石輻照改色、低溫材料輻照實(shí)驗(yàn)等研究工作。MJTR一次裝載可運(yùn)行6個段次，滿功率為5.0MW，每段積分功率45MWd，每爐堆芯裝載元件為32盒，因受燃料元件燃耗深度限制，在各段次間，進(jìn)行局部倒換料。每段靶件輻照數(shù)量及裝載量基本相同，運(yùn)行各爐次的數(shù)據(jù)具有可比性。MJTR主要運(yùn)行時間為夏季雷雨季節(jié)，為保證其在雷電造成的運(yùn)行停堆時，避免造成掉入碘坑，進(jìn)入被迫停堆時間后無法再次啟動反應(yīng)堆，保證科研生產(chǎn)的順利進(jìn)行，有必要對其允許停堆時間作一估算。

1 停堆后影響反應(yīng)堆重新啟動的主要因素及計(jì)算公式

反應(yīng)堆在停堆以后，中毒增加的速度一方面取決于碘的衰變速度，即氙的積累速度，另一方面取決于在停堆時已有的及碘的衰變而積累起來的氙濃度，此外還應(yīng)考慮有溫度效應(yīng)所帶來的反應(yīng)性增加。需要注意的是反應(yīng)堆在穩(wěn)定運(yùn)行時間少于2日，堆內(nèi)的碘、氙還未建立平衡濃度，此時確定碘坑參數(shù)，必須估算在改變功率的時刻，碘的濃度和氙中毒所對應(yīng)的穩(wěn)定功率水平。

這樣就可以由停堆時的剩余后備反應(yīng)性來估算允許的停堆時間。

2 MJTR后備反應(yīng)性對應(yīng)的允許停堆時間

MJTR通常在裝載一爐后運(yùn)行6個段次，在每爐次運(yùn)行的后2個段次因?yàn)楹髠浞磻?yīng)性較小，停堆時間較長時有可能掉入碘坑，造成反應(yīng)堆無法啟動運(yùn)行。為此對后2段次運(yùn)行后期的剩余后備反應(yīng)性采用物理計(jì)算值，然后再用t允許估算公式進(jìn)行停堆時間估算。

2.1 MJTR實(shí)際運(yùn)行狀況

我們?nèi)?爐MJTR在運(yùn)行后2個階段的實(shí)際運(yùn)行剩余后備反應(yīng)性進(jìn)行估算，各棒組的效率采用每爐裝載方案的物理參數(shù)計(jì)算值。

2.2 MJTR第22、23爐5～6段允許停堆時間估算

將MJTR第22、23爐5～6段的剩余后備反應(yīng)性值代入允許停堆時間估算公式，得：

2.3 MJTR第17、23爐5段啟、停堆棒位

將收集到的MJTR第17、23爐5段的運(yùn)行參數(shù)列于下表（此參數(shù)值是MJTR已經(jīng)在滿功率水平運(yùn)行2日后的運(yùn)行參數(shù)值，由氙引起的反應(yīng)性中毒損失已經(jīng)達(dá)到平衡）。

由表3可看由各棒剩余后備反應(yīng)性加溫度效應(yīng)，用允許停堆時間估算公式估算允許停堆時間分別為：0.73小時、1.31小時，在此停堆時間內(nèi)，反應(yīng)堆可以啟動，不會進(jìn)入被迫停堆狀態(tài)。從MJTR第17-5、23-5實(shí)際操作情況來看，從停堆到恢復(fù)額定功率分別用時0.58小時、1.08小時，其剩余后備反應(yīng)性為0.34βeff、0.50βeff，還可提供0.39小時、0.56小時的停堆時間。也就是說實(shí)際允許停堆時間應(yīng)該是兩者之和，即0.97小時、1.64小時，估算值與實(shí)際值相差0.24小時、0.33小時，雖然估算得出的允許停堆時間較實(shí)際偏小，但估算能夠滿足運(yùn)行的要求。

3 結(jié)束語

本文研究得出的允許停堆時間估算公式，適用于滿功率運(yùn)行2日后，在結(jié)合考慮溫度效應(yīng)即可迅速得出允許停堆時間。

在實(shí)際工作，運(yùn)行人員依據(jù)各棒的剩余后備反應(yīng)性、溫度變化值、停堆時刻的運(yùn)行時間、功率水平，采用該估算公式，可對允許停堆時間做到心中有數(shù)，掌控在此時間內(nèi)的各項(xiàng)檢修、實(shí)驗(yàn)操作等，避免反應(yīng)堆掉入碘坑，確保科研生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。