M310核電機(jī)組日常運(yùn)行變負(fù)荷過程中軸向功率偏差駐I的控制

龍晟 高云飛

摘 ?要：文章對(duì)反應(yīng)堆軸向功率偏差ΔI的概念及M310核電機(jī)組日常運(yùn)行變負(fù)荷過程中ΔI的控制進(jìn)行了介紹和分析。ΔI是反應(yīng)堆運(yùn)行過程中非常重要的一個(gè)物理控制參數(shù)，嚴(yán)格控制軸向功率偏差ΔI在參考線△Iref1附近對(duì)于堆芯核燃料的均勻充分燃燒、避免燃料包殼破損以及保證堆芯最大的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有非常重要的意義。反應(yīng)堆不同運(yùn)行工況下，ΔI控制方式不盡相同，需根據(jù)不同工況有針對(duì)性的控制。特別是壽期末運(yùn)行工況下，綜合各種因素，使得ΔI的控制變得尤為困難。

關(guān)鍵詞：M310核電機(jī)組;軸向功率偏差ΔI;反應(yīng)堆壽期末;反應(yīng)堆運(yùn)行梯形圖;參考線△Iref1

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）15-0012-02

Abstract： In this paper， the concept of reactor axial power deviation Δ I and the control of ΔI in the daily operation of M310 nuclear power unit are introduced and analyzed. ΔI is a very important physical control parameter in the operation of the reactor. Strictly controlling the axial power deviation ΔI near the reference line △Iref1 is of great significance for the uniform and full combustion of core nuclear fuel， avoiding fuel cladding breakage and ensuring the maximum safety and economy of the core. Under different operating conditions of the reactor， ΔI control mode is not the same， so it needs to be controlled according to different operating conditions. Especially under the operating condition at the end of the life period， the control of Δ I becomes particularly difficult because of the synthesis of various factors.

Keywords： M310 nuclear power unit; axial power deviation ΔI; reactor life end; reactor operation ladder diagram; reference line Iref1

1 概述

反應(yīng)堆功率是指整個(gè)反應(yīng)堆堆芯內(nèi)燃料組件通過裂變反應(yīng)所發(fā)出的功率。日常運(yùn)行過程中，堆芯各區(qū)域發(fā)出的功率是不同的，即是說功率在堆芯的分布是不均勻的。

堆芯的徑向功率分布在壓水堆核電廠的運(yùn)行過程中變化不大。通過對(duì)堆芯中的燃料棒、控制棒和可燃毒物棒進(jìn)行對(duì)稱布置以及大修換料和移動(dòng)控制棒的方式來對(duì)其進(jìn)行展平。而軸向功率分布受多種綜合因素的影響。其主要影響的因素有慢化劑的溫度效應(yīng)、反應(yīng)堆功率水平、多普勒效應(yīng)、可燃毒物效應(yīng)、氙毒和釤毒作用、控制棒的移動(dòng)、和堆芯燃耗等。其在運(yùn)行時(shí)是變化的，也是主要研究目標(biāo)。

日常運(yùn)行過程中，操縱員通過對(duì)控制棒的移動(dòng)、一回路硼濃度和一回路溫度的改變等手段以達(dá)到有效的控制反應(yīng)堆堆芯的軸向功率分布的目的。而嚴(yán)格控制軸向功率偏差ΔI在參考線△Iref1附近對(duì)于堆芯核燃料的均勻充分燃燒、避免燃料包殼破損以及保證堆芯最大的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有非常重要的意義。

3 軸向功率偏差ΔI的控制

3.1 ΔI控制的總體原則

無論何時(shí)ΔI不得超出運(yùn)行區(qū)域II。為了使反應(yīng)堆運(yùn)行更加平穩(wěn)，按以下總體原則進(jìn)行優(yōu)化控制：

（1）軸向功率偏差盡量控制在參考線1線附近。

（2）在滿足軸向功率偏差要求的前提下，R棒盡量在調(diào)節(jié)帶中上部。

（3）軸向功率偏差的控制比控制棒棒位的控制優(yōu)先級(jí)更高。

（4）升降功率和調(diào)節(jié)ΔI期間，R棒可以突破調(diào)節(jié)帶和插入報(bào)警的限值。

（5）日常運(yùn)行需加強(qiáng)軸向功率偏差的監(jiān)視，根據(jù)一回路溫度稀釋補(bǔ)償燃耗，并控制R棒位置。

3.2 ΔI控制的通用思路

影響ΔI控制的因素一般為控制棒位置，硼濃度，一回路平均溫度，堆芯的燃耗和堆芯毒物等。日常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，操縱員需將ΔI控制在△Iref1參考1線附近。如需日常升級(jí)功率改變汽機(jī)負(fù)荷時(shí)，其控制原則如下。

負(fù)荷改變前：需提前準(zhǔn)備保證△I 控制手段要有足夠裕度，如根據(jù)具體工況預(yù)測(cè)△I 和氙毒走勢(shì)，并能采取有效的措施抑制這一趨勢(shì)發(fā)展;理解和分析不同工況下各自對(duì)△I的影響因素以及制定對(duì)應(yīng)的控制手段;對(duì)壽期末反應(yīng)堆的特性和此時(shí)發(fā)生氙振蕩特性需足夠清楚。

負(fù)荷改變過程中和負(fù)荷改變之后的過程：負(fù)荷變化過程中控制△I 接近△Iref1參考1線，一旦發(fā)現(xiàn)△I 有偏離△Iref1的趨勢(shì)時(shí)立即制定應(yīng)對(duì)措施，在偏離的最初階段采取措施是抑制△I趨勢(shì)擴(kuò)散從而導(dǎo)致氙振蕩發(fā)生的最佳時(shí)機(jī);通過控制一回路過熱或過冷抑制氙振蕩;功率越高越容易發(fā)生氙振蕩，必要時(shí)考慮降低功率抑制氙振蕩;避免在不當(dāng)時(shí)機(jī)去控制△I或者使用不當(dāng)控制手段導(dǎo)致△I走向惡化;控制△I的過程中，每次不看引入較多的反應(yīng)性，以防止使氙振蕩加劇;合理利用毒物效應(yīng);△I 控制過程中，在必要時(shí)可等待堆芯變化達(dá)到氙平衡狀態(tài)以后，不要強(qiáng)行在氙毒劇烈變化時(shí)去提升功率或者提棒，從而導(dǎo)致△I不可控。

3.3 日常降功率時(shí)ΔI的控制

降功率過程中及消毒階段，△I總體向右移動(dòng)。原因：降功率時(shí)堆芯上部溫度比下部溫度下降較多，由于反應(yīng)堆中負(fù)的慢化劑溫度效應(yīng)存在，使軸向功率峰向上移動(dòng)，△I向右移動(dòng)。氙毒漲毒，由于降功率前初始狀態(tài)△I為正值，堆芯上部漲毒比下部多，氙毒引入負(fù)反應(yīng)性，堆芯上部功率下降幅度相對(duì)更大，△I向左移動(dòng)。氙毒消毒，由于△I為正值，堆芯上部消毒比下部多，消毒引入正反應(yīng)性，堆芯上部功率增加幅度相對(duì)更大，△I向右移動(dòng)。所以在降功率過程中，降功率（△I向右）和漲毒（△I向左）所引起的△I變化總體向右移動(dòng)，有超出右限線觸發(fā)C21甩負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn);降功率結(jié)束后的消毒階段也使得△I向右移動(dòng)，有進(jìn)入計(jì)時(shí)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)以上分析，降功率時(shí)的控制手段如下：降功率初始階段，盡量控制△I負(fù)一些，R棒棒位高一點(diǎn);降功率過程中減小硼化總量，盡量通過氙毒漲毒效應(yīng)補(bǔ)償功率下降引入的反應(yīng)性。有時(shí)R棒初始棒位較低，且受限于低低限值的限制，技術(shù)規(guī)范要求R棒棒位必須高于低低限值。降功率結(jié)束需控制R棒高于低低限值;可在降負(fù)荷過程中G棒下插控制△I。技術(shù)規(guī)范對(duì)G棒插入堆芯的時(shí)間有12小時(shí)的限制，如果不能及時(shí)提出將違反技術(shù)規(guī)范要求。因此G棒下插的時(shí)間應(yīng)盡可能的晚，為便于后續(xù)上提，下插步數(shù)應(yīng)盡量少。

3.4 日常升功率時(shí)ΔI的控制

升功率過程中，△I總體向左移動(dòng)。原因?yàn)椋荷β蕰r(shí)，堆芯上部溫度上升較多，下部溫度上升較少，由于慢化劑溫度系數(shù)為負(fù)，使△I向左移動(dòng);氙毒消毒（氙毒變化趨勢(shì)見物理提供的參考數(shù)據(jù)），從理論上來說當(dāng)△I>0時(shí)，氙毒消毒時(shí)△I向右，反之向左，但從1、2號(hào)機(jī)組目前的運(yùn)行實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，不管△I初始如何，規(guī)律總是消毒向左，漲毒向右。因此預(yù)測(cè)在升功率過程中，△I肯定是向左移動(dòng);升功率結(jié)束后的漲毒階段使得△I向右移動(dòng)。

針對(duì)以上分析，升功率時(shí)的控制手段如下：升功率初始階段，盡量保持R棒棒位低一點(diǎn)（不能低于低低限）以便于在△I接近參考1線后，通過R棒的提升（自動(dòng)或手動(dòng)）使得△I保持在參考1線附近;升功率過程中盡量減少對(duì)一回路的稀釋量，通過堆芯氙毒消毒所引入的正反應(yīng)性來補(bǔ)償升功率過程中功率虧損所帶來的負(fù)反應(yīng)性。具體就是在△I接近參考1線前，適時(shí)（參考溫差進(jìn)行）稀釋，盡量保持R棒不提使得△I逐漸接近參考1線，在接近參考1線后，通過R棒的提升導(dǎo)致的△I右移來控制在參考1線附近;R棒的提升是必然的，因?yàn)樯β蔬^程本身和氙毒消毒效應(yīng)都將使△I向左移動(dòng)，而稀釋同樣是使△I向左，要維持△I的常軸向，必需適時(shí)讓R棒提升，因此總的原則就是以參考1線為基準(zhǔn)，“Z”形路線行走。

4 結(jié)束語

日常運(yùn)行過程中，軸向功率偏差△I的控制手段多樣化。不同操縱人員由于運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和對(duì)△I的理解不同，其對(duì)△I的控制也會(huì)略有不同。但針對(duì)不同的運(yùn)行工況，軸向功率偏差的總體控制思路和原則都是對(duì)應(yīng)不變的。只要反應(yīng)堆操縱人員能理解△I變化的物理原理，分析清楚影響軸向功率偏差變化的因素，就能夠有效利用多種手段合理控制軸向功率偏差在允許的運(yùn)行范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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