壓水堆核電廠反應(yīng)堆首次臨界試驗(yàn)

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1、壓水堆核電廠反應(yīng)堆首次臨界試驗(yàn)朱元武（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江海鹽314300）反應(yīng)堆啟動(dòng)前，必須按照核安全法規(guī)HAF0304《核電廠調(diào)試程序》中規(guī)定的調(diào)試試驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)電廠系統(tǒng)如反應(yīng)性控制棒的功能、保護(hù)系統(tǒng)的功能和臨測(cè)裝置的功能等進(jìn)行試驗(yàn)和檢查，使其滿足核安全的要求。并按照物理試驗(yàn)質(zhì)量和安全計(jì)劃中的相關(guān)要求，完成啟動(dòng)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。1　啟動(dòng)試驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容反應(yīng)堆啟動(dòng)是指將反應(yīng)堆從次臨界狀態(tài)啟動(dòng)到臨界狀態(tài)，暨達(dá)到自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的過程。堆芯首次臨界物理試驗(yàn)的目的是在堆芯裝料完成后，引導(dǎo)反應(yīng)堆首次安全地、順利地達(dá)到初始臨界；并在臨界后檢驗(yàn)堆外探測(cè)器（源

2、量程和中間量程通道）的重疊和線性關(guān)系、確定零功率物理試驗(yàn)中子通量水平和校核反應(yīng)性儀。壓水堆核電站的首次臨界通常采用提棒、連續(xù)稀釋向臨界逼近，最后分段提棒向超臨界過渡三階段實(shí)現(xiàn)。為使整個(gè)臨界過程中能夠隨時(shí)掌握反應(yīng)堆的次臨界狀態(tài)，并預(yù)計(jì)臨界點(diǎn)，使臨界操作有據(jù)可依，在達(dá)臨界的過程中需要進(jìn)行中子計(jì)數(shù)率的測(cè)量，并作出中子計(jì)數(shù)率的倒數(shù)外推曲線。由中子動(dòng)力學(xué)方程：式中：n──中子密度n/cm3；dn/dt──中子密度隨時(shí)間的變化率，n/(cm3·s)；βi──第i組緩發(fā)中子在全部裂變中子中所占的有效份額；l──中子平均壽命，s；Ci──第I組緩發(fā)中子的先驅(qū)核濃度，N/

3、cm3；S──外中子源強(qiáng)度，Bq；λi──第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核裂變碎片的衰變常數(shù)，1/s。在反應(yīng)堆達(dá)臨界過程中，若堆內(nèi)存在外中子源，則處于次臨界狀態(tài)的反應(yīng)堆也可形成穩(wěn)定的中子分布，即：這樣，解(式3)和(式4)，得：在（式5）中：1-keff表征反應(yīng)堆的次臨界度?？梢钥闯?，n∝1/（1-keff），當(dāng)n→∞時(shí)，keff→1，反應(yīng)堆便達(dá)臨界。臨界過程中根據(jù)不同的操作過程和監(jiān)督參數(shù)有不同的外推方法。1.1　中子計(jì)數(shù)率的倒數(shù)外推可以采用中子倒計(jì)數(shù)率（1/M）對(duì)控制棒棒位、一回路硼濃度和稀釋水量進(jìn)行外推。1/M的定義如下：1/M=N0/Ni式中，N0：基準(zhǔn)計(jì)數(shù)率

4、；Ni：不同棒位、不同硼濃度、不同稀釋水量或不同時(shí)間下的計(jì)數(shù)率。理想的1/M曲線是一條直線，但是實(shí)際上1/M曲線有可能是凹形的也可能是凸形的。盡管存在這兩種情況，但是最后外推臨界的結(jié)果都?xì)w于一點(diǎn)。就外推而言，凹形走向較為安全。影響1/M曲線的因素有：（1）中子源在堆芯的位置；（2）中子源強(qiáng)度；（3）中子探測(cè)器的位置。1.2　相似三角形方法在圖1中，當(dāng)控制棒棒位位于h1時(shí)，中子計(jì)數(shù)率為N1，當(dāng)控制棒棒位位于h2時(shí)，中子計(jì)數(shù)率為N2。在這兩個(gè)相似三角形中有：x=a·N1/(N2-N1)這樣可以求出預(yù)計(jì)的臨界棒位為：hc=h2+a·N1/(N2-N1)由此可以

5、進(jìn)行如下判斷：（１）當(dāng)N2＝2N1，即中子計(jì)數(shù)率翻一番時(shí)，x=a意味著控制棒再提a步，反應(yīng)堆即可達(dá)到臨界；（２）當(dāng)N2＝3N1，即中子計(jì)數(shù)率增長超過一倍時(shí)，x=a/2意味著控制棒再提a/2步(小于a步)，反應(yīng)堆即可達(dá)到臨界；（３）當(dāng)N2＝(3/2)N1，即中子計(jì)數(shù)率增長沒有超過一倍時(shí)，x=2a意味著控制棒再提2a步(大于a步)，反應(yīng)堆方可達(dá)到臨界。2　零功率物理試驗(yàn)范圍的確定在功率量程通道的線性部分，輸出電流與功率由下式確定：IPRC=K×。即中子通量增加的倍增周期不得短于18秒；（6）根據(jù)運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書要求啟動(dòng)時(shí)堆芯的初始硼濃度應(yīng)大于2100ppm。由

6、于此時(shí)的次臨界度很深，所以在啟動(dòng)過程中原則上分成兩段：反應(yīng)性提升階段和功率提升階段。在反應(yīng)性提升階段中采用較快的速度提升控制棒或快速稀釋硼濃度，向堆芯引入正反應(yīng)性；在功率提升階段中采用慢速稀釋硼濃度或逐步提升控制棒，使堆芯向臨界逼近；（7）稀釋前的提棒階段，反應(yīng)堆不應(yīng)該發(fā)生臨界；（8）稀釋時(shí)，反應(yīng)性引入速率不大于設(shè)計(jì)限值（首循環(huán)為0.97pcm/s）；（9）在試驗(yàn)期間，任何使反應(yīng)堆發(fā)生緊急停堆時(shí)，都應(yīng)立即停止稀釋或提棒操作；如果緊急停堆的原因已知且不影響核電站的核安全，反應(yīng)堆可重新進(jìn)入啟動(dòng)的初始狀態(tài)，硼濃度應(yīng)維持在緊急停堆時(shí)的值。如果緊急停堆以前反應(yīng)堆處

7、于次臨界，繼續(xù)完成臨界操作步驟。如果緊急停堆以前反應(yīng)堆已經(jīng)達(dá)臨界，提棒使反應(yīng)堆恢復(fù)臨界，提棒過程中做計(jì)數(shù)率倒數(shù)曲線；（10）恢復(fù)臨界過程中，如果調(diào)節(jié)棒組D已經(jīng)提至堆頂，反應(yīng)堆仍未臨界，這時(shí)應(yīng)該插入所有的調(diào)節(jié)棒組，重新預(yù)計(jì)臨界硼濃度和棒位；如果實(shí)際臨界棒位超出預(yù)計(jì)臨界棒位500pcm的限值棒位時(shí)，必須查明原因，然后才能繼續(xù)提升功率；否則，將插入所有的調(diào)節(jié)棒組。［責(zé)任編輯：鄧麗麗］