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核電廠控制棒綜合試驗安全限制研究

文檔作者：徐霞軍李偉袁屹昆羅慧文檔來源：江蘇核電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月08日
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Z 電力安全技術(shù) 第13卷(2011年第6期)
核電廠控制棒綜合試驗安全限制研究
徐霞軍，李 偉，袁屹昆，羅 慧
(江蘇核電有限公司，江蘇連云港222042)
[摘要]控制棒綜合試驗是壓水堆核電廠大修期間必須完成的重要試驗項目，試驗的安全限
制決定了其占用大修主線時間的長短，并將直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益。優(yōu)化和論證了核電廠控制棒
綜合試驗安全限制條件，并對該安全限制條件在核電廠大修中的實際應(yīng)用進(jìn)行了評價。
[關(guān)鍵詞]核電廠；控制棒綜合試驗；安全限制；優(yōu)化論證
某核電廠2臺百萬千瓦級壓水堆核電機(jī)組已投
入商業(yè)運(yùn)行。為提高機(jī)組安全性，該核電廠在設(shè)計
中采取了一系列重要措施，包括安全系統(tǒng)四通道、
堆芯熔融物捕集器、全數(shù)字化儀控系統(tǒng)、反應(yīng)堆廠
房雙層安全殼等，其安全設(shè)計優(yōu)于當(dāng)前世界上正在
運(yùn)行的絕大部分壓水堆核電廠，在某些方面已達(dá)到
國際上第三代核電技術(shù)水平。
由于控制棒數(shù)目較多、控制邏輯復(fù)雜，相比其
他先進(jìn)核電廠，該核電廠控制棒綜合試驗占用大修
主線時間比較長，影響了整體大修進(jìn)度，有必要對
其進(jìn)行分析論證。
1 控制棒綜合試驗
控制棒綜合試驗是對控制棒和棒控棒位系統(tǒng)進(jìn)
行的綜合測試，是在機(jī)組每次換料大修期間、反應(yīng)
堆換料后首次啟動之前，用于保證控制棒和棒控棒
位系統(tǒng)在機(jī)組啟動和功率運(yùn)行期間安全穩(wěn)定運(yùn)行的
一項工作，是機(jī)組大修后臨界的先決條件之一，也
是國家核安全局重點監(jiān)督的項目之一。
控制棒綜合試驗內(nèi)容包括：
(1)控制棒單棒試驗，用以測量每束控制棒的
特性參數(shù)；
(2)控制棒成組試驗，用以測試控制棒組在手
動、半自動、自動等模式下的特性參數(shù)和控制邏輯；
(3)控制棒落棒試驗，用以測量控制棒在機(jī)組
全流量狀態(tài)下的落棒時間。
核電廠大修中，控制棒綜合試驗時間安排如下：
(1)單棒試驗安排在機(jī)組冷態(tài)(溫度低于60
— 9一
℃)下進(jìn)行，不需占用大修主線；
(2)控制棒成組試驗和落棒試驗安排在反應(yīng)堆
熱態(tài)(溫度高于270℃ )下進(jìn)行，需要占用大修主
線27 h；
(3)在機(jī)組從冷態(tài)到熱態(tài)的加熱過程(至少30
h)中不安排控制棒試驗。
2 控制棒綜合試驗安全限制
2．1 安全限制對試驗時間的影響
核電廠大修中，控制棒綜合試驗的安全限制：
(1)在機(jī)組加熱過程中禁止成組提升控制棒；
(2)在成組提升控制棒過程中，每提升堆芯高
度的l0％ ，應(yīng)停頓60 S；
(3)最多允許1組控制棒在堆芯的上限位，另
一組控制棒不超過堆芯高度的60％，其余控制棒
應(yīng)全部處于控制棒的下限位；
(4)試驗過程中，如果堆外核測系統(tǒng)顯示反應(yīng)
堆周期低于60 S，應(yīng)暫停提升控制棒。
在控制棒綜合試驗過程中，上述2～4條安全
限制的目的在于限制控制棒的提升速率和數(shù)量，對
占用大修主線時間的影響不大。第1條安全限制決
定了控制棒成組試驗和落棒試驗只能安排在機(jī)組熱
態(tài)(大修主線)下進(jìn)行，這是控制棒綜合試驗占用
大修主線時間的根本原因。
2．2 安全限制分析
第1條安全限制的根本目的是，在反應(yīng)堆臨界
前的控制棒試驗過程中，控制正反應(yīng)性的引入速度，
保證堆芯次臨界度處于安全限值內(nèi)。第1條安全限
第l3卷(201 1年第6期) 電力安全技術(shù)
制實際上是針對正反應(yīng)性引入的一個定性規(guī)定。
核電廠技術(shù)規(guī)格書規(guī)定了核電機(jī)組在各個不同
狀態(tài)的運(yùn)行限值和安全限值，是核電機(jī)組運(yùn)行所必
須遵守的最終安全規(guī)范。在該核電廠的技術(shù)規(guī)格書
中，根據(jù)反應(yīng)堆的不同狀態(tài)，對于增值系數(shù)(反應(yīng)
性)均有明確的限值要求，而反應(yīng)性可以通過理論
計算得出。如果計算得出在機(jī)組加熱過程中進(jìn)行控
制棒成組試驗的次臨界度滿足技術(shù)規(guī)格書的限值要
Z
求，即可考慮在一回路加熱過程中安排控制棒成組
試驗，這將極大地優(yōu)化大修主線時間。
3 安全限制的分析論證
3．1 技術(shù)規(guī)格書的規(guī)定
對應(yīng)于反應(yīng)堆不同狀態(tài)，技術(shù)規(guī)格書對增值系
數(shù)的限值要求如表1所示。
表1 技術(shù)規(guī)格書的限值要求
增值系數(shù) 和反應(yīng)性p的對應(yīng)換算關(guān)系為：
p=l一、／K o
由上述對應(yīng)關(guān)系可以得出，當(dāng)機(jī)組處于冷態(tài)、
加熱和熱態(tài)時，技術(shù)規(guī)格書對反應(yīng)性的限值要求：
(1)冷態(tài)下，p<-2％ ；
(2)加熱過程中，p<-2％；
(3)熱態(tài)下，p<-I％。
反應(yīng)性(負(fù)值)越小，堆芯次臨界度越大，反
應(yīng)堆越安全。
根據(jù)機(jī)組達(dá)臨界的要求，在完成控制棒綜合
試驗后，需將l～ 10組控制棒依次提升到上限位，
降低堆芯次臨界度，使其接近于0；隨后，通過向
反應(yīng)堆中注入清水，繼續(xù)降低堆芯次臨界度，并最
終達(dá)到臨界狀態(tài)，次臨界度為0。
3．2 加熱過程成組提升控制棒可行性分析
在機(jī)組加熱過程中，按照安全限制第3條的規(guī)
定，將價值最大的2組控制棒一組提到堆芯上限位，
另一組提到60％堆芯高度，反應(yīng)性最大值仍然小
于-16％，完全滿足技術(shù)規(guī)格書中在加熱過程中
反應(yīng)性小于一2％的要求。
考慮極限情況，在加熱過程中，所有l(wèi)0組控
制棒均提出堆芯，依靠硼效應(yīng)，試驗所得的反應(yīng)堆
反應(yīng)性最大值為一7．93％，依然滿足技術(shù)規(guī)格書中
在加熱過程中反應(yīng)性小于一2％的要求。
3．3 安全限制的量化
基于理論計算和實際參數(shù)記錄，對控制棒綜合
試驗的安全限制進(jìn)行量化分析，可以得出：在機(jī)組
加熱過程中，成組提升控制棒(一組提到堆芯上限
位，另一組提到60％堆芯高度)是可行的，在此
期間安排控制棒成組試驗和落棒試驗是滿足核安全
要求的。
為了保證核安全，在試驗過程中應(yīng)制定比技術(shù)
規(guī)格書限值更為嚴(yán)格的反應(yīng)性限值規(guī)定。對原有安
全限制進(jìn)行量化，第1第安全限制可修改為：在試
驗過程中，如果反應(yīng)性大于-10％ ，立即停止提
升控制棒。
4 應(yīng)用效果和評價
4。1 應(yīng)用效果
在電廠第3次大修中，依據(jù)新的安全限制，在
機(jī)組加熱過程中安排了控制棒成組試驗和落棒試
驗。實施效果如下：
(1)在機(jī)組加熱過程進(jìn)行的控制棒成組試驗
中，反應(yīng)性始終小于-22％ ，周期為無窮大，滿
足次臨界度要求，見表2；
一9一
電力安全技術(shù) 第13卷(2011年第6期)
神華國華寧海電廠快速應(yīng)急管理模式探索
胡迪遠(yuǎn)，劉期飛
(浙江神華國華浙能發(fā)電有限公司，浙江寧波315612)
[摘要]針對近年來日益增多的電力突發(fā)事件，作為輸電端的電廠如何在突發(fā)事件中實現(xiàn)安
全、效益、資源的有效統(tǒng)一，把損失減到最少。以這一問題為切入點，神華國華寧海電廠從日常建
設(shè)著手，完善應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)和應(yīng)急恢復(fù)系統(tǒng)，建立了一套積極有效的快速應(yīng)急管理模式。
[關(guān)鍵詞]應(yīng)急管理模式；日常化建設(shè)；應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)；應(yīng)急恢復(fù)系統(tǒng)
近年來，電力突發(fā)事件頻繁發(fā)生，給電力安全
生產(chǎn)工作不斷敲響警鐘。作為輸電端的電廠，如何
在電力突發(fā)事件中立于不敗之地，使各類突發(fā)事件
得到及時陜速的處理，同時又如何在應(yīng)急事件處理
過程中實現(xiàn)安全、效益、資源的有效統(tǒng)一，把損失
減到最少。針對以上問題，神華國華寧海電廠(以
下簡稱“寧海電廠”)根據(jù)自身實際提出了快速應(yīng)
急管理模式，并已取得實際成效。
1 快速應(yīng)急管理模式介紹
寧海電廠位于浙江寧海縣境內(nèi)象山灣底部，隸
屬于中國神華能源股份有限公司國華電力分電廠。
寧海電廠現(xiàn)有6臺機(jī)組，其中一期4臺600 MW
亞臨界燃煤機(jī)組，于2006年全部投產(chǎn)發(fā)電；二期
2臺l 000 MW 超超臨界燃煤機(jī)組，于2009年實
現(xiàn)雙投。
表2 試驗實際參數(shù)與技術(shù)規(guī)格書要求比較
(2)在4臺主泵全部啟動后(一回路全流量)，
進(jìn)行控制棒落棒試驗中，反應(yīng)性始終小于一l4％，
周期為無窮大，滿足次臨界度要求；
(3)控制棒成組試驗和落棒試驗均安排在一回
路加熱時進(jìn)行，沒有占用大修主線；
(4)在一回路全流量(加熱過程中)時測得的
落棒時問與熱態(tài)下測得的落棒時間基本一致。
經(jīng)過后續(xù)物理試驗和機(jī)組運(yùn)行考驗，控制棒系
統(tǒng)運(yùn)行正常，未出現(xiàn)影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的缺陷。
相對于此前大修控制棒綜合試驗要占用大修主
線27 h，電廠第3次大修在沒有減少試驗項目、滿
足技術(shù)規(guī)格書限值規(guī)定的條件下，未占用大修主線，
縮短了大修工期，提高了電廠經(jīng)濟(jì)效益，增加了電
廠負(fù)荷因子。
一 一
按照新的安全限制，控制棒綜合試驗在最近的
4次大修中均未占用大修主線時間，每年可為電廠
創(chuàng)造數(shù)千萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。
相對于國內(nèi)同類核電廠，該核電廠控制棒數(shù)目
最多、控制邏輯最復(fù)雜，然而經(jīng)過改進(jìn)后，控制棒
綜合試驗占用大修主線時間卻最短。
4．2 應(yīng)用評價
經(jīng)專家組鑒定，對項目給出如下鑒定意見：
(1)在國內(nèi)外同類核電廠中首次對控制棒綜合
試驗限制條件進(jìn)行量化?？紤]冷卻劑溫度、堆芯硼
酸濃度和控制棒位置等參數(shù)對反應(yīng)堆反應(yīng)性的影
響，對堆芯反應(yīng)性進(jìn)行了量化計算，將原來定性的
限制條件定量化，提供了一種基于反應(yīng)性定量控制
的新型試驗方法；
(2)以新的量化條件為依據(jù)，創(chuàng)造了國內(nèi)、國
際同類核電廠中將控制棒成組試驗和落棒試驗均安
排在機(jī)組加熱狀態(tài)進(jìn)行，而不占用大修主線時間的
先例；
(3)該成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
(收稿日期：2011-03-04；修回日期：2011-03-24)

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