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1、壓水堆核電廠反應堆首次臨界試驗朱元武（中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽314300）反應堆啟動前，必須按照核安全法規(guī)HAF0304《核電廠調試程序》中規(guī)定的調試試驗項目，對電廠系統(tǒng)如反應性控制棒的功能、保護系統(tǒng)的功能和臨測裝置的功能等進行試驗和檢查，使其滿足核安全的要求。并按照物理試驗質量和安全計劃中的相關要求，完成啟動試驗前的準備工作。1 啟動試驗目的和內容反應堆啟動是指將反應堆從次臨界狀態(tài)啟動到臨界狀態(tài)，暨達到自持鏈式裂變反應的過程。堆芯首次臨界物理試驗的目的是在堆芯裝料完成后，引導反應堆首次安全地、順利地達到初始臨界；并在臨界后檢驗堆外探測器（源
2、量程和中間量程通道）的重疊和線性關系、確定零功率物理試驗中子通量水平和校核反應性儀。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現。為使整個臨界過程中能夠隨時掌握反應堆的次臨界狀態(tài)，并預計臨界點，使臨界操作有據可依，在達臨界的過程中需要進行中子計數率的測量，并作出中子計數率的倒數外推曲線。由中子動力學方程：式中：n──中子密度n/cm3；dn/dt──中子密度隨時間的變化率，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)中子的先驅核濃度，N/
3、cm3；S──外中子源強度，Bq；λi──第i組緩發(fā)中子先驅核裂變碎片的衰變常數，1/s。在反應堆達臨界過程中，若堆內存在外中子源，則處于次臨界狀態(tài)的反應堆也可形成穩(wěn)定的中子分布，即：這樣，解(式3)和(式4)，得：在（式5）中：1-keff表征反應堆的次臨界度。可以看出，n∝1/（1-keff），當n→∞時，keff→1，反應堆便達臨界。臨界過程中根據不同的操作過程和監(jiān)督參數有不同的外推方法。1.1 中子計數率的倒數外推可以采用中子倒計數率（1/M）對控制棒棒位、一回路硼濃度和稀釋水量進行外推。1/M的定義如下：1/M=N0/Ni式中，N0：基準計數率
4、；Ni：不同棒位、不同硼濃度、不同稀釋水量或不同時間下的計數率。理想的1/M曲線是一條直線，但是實際上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果都歸于一點。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）中子源強度；（3）中子探測器的位置。1.2 相似三角形方法在圖1中，當控制棒棒位位于h1時，中子計數率為N1，當控制棒棒位位于h2時，中子計數率為N2。在這兩個相似三角形中有：x=a·N1/(N2-N1)這樣可以求出預計的臨界棒位為：hc=h2+a·N1/(N2-N1)由此可以
5、進行如下判斷：（１）當N2＝2N1，即中子計數率翻一番時，x=a意味著控制棒再提a步，反應堆即可達到臨界；（２）當N2＝3N1，即中子計數率增長超過一倍時，x=a/2意味著控制棒再提a/2步(小于a步)，反應堆即可達到臨界；（３）當N2＝(3/2)N1，即中子計數率增長沒有超過一倍時，x=2a意味著控制棒再提2a步(大于a步)，反應堆方可達到臨界。2 零功率物理試驗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）根據運行技術規(guī)格書要求啟動時堆芯的初始硼濃度應大于2100ppm。由
6、于此時的次臨界度很深，所以在啟動過程中原則上分成兩段：反應性提升階段和功率提升階段。在反應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，反應堆不應該發(fā)生臨界；（8）稀釋時，反應性引入速率不大于設計限值（首循環(huán)為0.97pcm/s）；（9）在試驗期間，任何使反應堆發(fā)生緊急停堆時，都應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，反應堆可重新進入啟動的初始狀態(tài)，硼濃度應維持在緊急停堆時的值。如果緊急停堆以前反應堆處
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堆已經達臨界，提棒使反應堆恢復臨界，提棒過程中做計數率倒數曲線；（10）恢復臨界過程中，如果調節(jié)棒組D已經提至堆頂，反應堆仍未臨界，這時應該插入所有的調節(jié)棒組，重新預計臨界硼濃度和棒位；如果實際臨界棒位超出預計臨界棒位500pcm的限值棒位時，必須查明原因，然后才能繼續(xù)提升功率；否則，將插入所有的調節(jié)棒組。［責任編輯：鄧麗麗］
