淺談核電站延伸技術的原理及其運用的體系

淺談核電站延伸技術的原理及其運用的體系

　　【摘 要】隨著核電廠運行經驗的不斷積累，“延伸運行”這一運行方式得到更多的運行。本文結合秦山二期203大修前實施降功率運行的相關數據，闡述了延伸運行的原理、實施方法及實施過程中需要修改的相關參數和風險。

　　【關鍵詞】延伸運行;平均溫度;核電站

　　1 延伸運行的意義

　　①203大修開始日期計劃為2007年5月10日，而根據燃耗計算，2號機組若以675MW功率運行，則只能到5月7日，因此必須實施降功率運行。

　　②秦山二期兩臺機組現采用12個月換料周期，但必須避開7、8、9月用電高峰期間停機大修。

　　③提高燃料的使用效率，以提高經濟性。

　　2 延伸運行的定義

　　①當一回路的硼濃度接近10ppm時，通過降溫和降功率引入正反應性，以保證反應堆加深燃耗繼續保持功率運行，這種運行模式稱為延伸運行。它主要利用以下兩種效應：慢化劑溫度效應和燃料的溫度效應。

　　②慢化劑溫度效應：慢化劑溫度的變化，最主要影響了六因子公式Keff =εPs p Pd fη中的熱中子利用系數f。而慢化劑溫度系數是正還是負，取決于慢化劑對中子的是以吸收為主還是慢化為主。由于秦山二期壓水堆的H2O/U由設計決定運行在欠慢化區，因此當慢化劑溫度降低時，引起H2O/U增加，因些在欠慢化區慢化劑溫度系數是負的。即慢化劑溫度降低引入正反應性。

　　③燃料的溫度效應：燃料的溫度下降時，引起238U共振峰收縮，減少了238U對中子的共振吸收，使六因子公式Keff =εPs p Pd fη中的逃脫共振俘獲幾率p增加，從而使反應性增加，因此，當反應堆降功率時，燃料溫度下降，從而釋放出正反應性。

　　3 延伸運行的實施

　　利用功率虧損原理，直接降低功率獲得正反應性，從而延長運行壽期。203換料大修的開始日期是2007年5月10日，機組從5月3日從675MW降到670MW，以后每天降5MW直至5月9日的650MW，功率下降總共約3.7%PN，根據功率虧損曲線，約釋放72.15pcm的反應性。

　　反應堆在壽期末平均每天消耗約3ppm，約30pcm的反應性。這樣，僅通過每天降5MW這一操作，就能使反應堆延長運行2.4天。

　　實施過程：

　　①4月24日，一回路硼濃度51ppm，開始用9TEP007DE對一回路進行除硼。

　　②控制棒盡量保持在咬量上限，以釋放部分正反應性。

　　③ 5月3日，一回路硼濃度19.8ppm.2號機組從675MW降到670MW，直至降到5月10日的650MW.從5月3日開始，由于降功率引入正反應性和平衡氙毒的降低，兩方面使一回路硼濃度下降變緩。

　　4 延伸運行時需要調整的參數

　　①程序平均溫度的調整：由汽機沖動級壓力GRE023/024MP/025MP之間的高選值計算出的一回路平均溫度整定值隨著降功率的進行而逐漸降低。見圖1。

　　② D棒死區的調整：開始延伸運行后，為了獲得更多的正反應性，D棒一般處于咬量上限。此時應盡量避免D棒的任何移動，以避免產生難以控制的氙振蕩。因此，在延伸運行一開始就將D棒死區擴大到(-1.66℃，0.83℃)，以防止控制棒的過度提出。然后當平均溫度參考值第一次改變之后，將D棒死區擴大到(-1.66℃，1.66℃)，防止控制棒下插引起氙振蕩。見圖2：

　　③GCT-C參數的調整：GCT-C在溫度控制模式下，其閥門的開度信號決定于一二回路的溫差，即Targmax與Tref的溫差。當延伸運行時Tref降低，必然會影響GCT-C閥門的開度。其中401MR中的401GD/410GD和402MR中的402GD/403GD的參數分別調整如下：見圖

　　④涉及RGL系統報警定值的調整：由于延伸運行引起402MR中的Tref的降低，因此D棒的驅動信號定值也做了改變，報警RGL404AA的定值也從原先的±2℃調整為±3℃。

　　⑤PZR水位的調整：穩壓器水位由一回路平均溫度高選值整定。當延伸運行一回路平均溫度降低時，若穩壓器水位不加以調整，則在滿功率停堆情況下，由于穩壓器水位的下降，有安注的風險。假設滿功率停堆時，穩壓器水位下降約33%，10%水位時會導致下泄隔離，再另考慮4%的裕度，則穩壓器水位低限為47%。

　　⑥P12定值的調整：在延伸運行期間，發生停機不停堆等機組瞬態工況情況下，觸發P12的可能性增大，因此將P12保護定值從284℃下降到282℃。

　　⑦超溫△T和超功率△T保護定值調整： Tavg下降后，，超溫△T保護閾值基本沒變化，但實際△T降低了，因為更加安全了。但超功率△T保護閾值隨著Tavg的降低要及時進行調整。

　　⑧△Iref的調整：延伸運行之前，壽期末堆芯軸向功率分布呈“駝峰形”，上部峰值是由于上部燃耗較淺，下部峰值是由于堆芯出口溫度較高，負的慢化劑溫度效應造成的。隨著延伸運行的進行，堆芯出口溫度逐漸降低，引入正反應性，上部峰值增加，△I逐漸向“正”方向移動。因此，需逐步調整△Iref。203大修前延伸運行時，將△Iref從-5.5%調整到-4.5%，繼而調整到-3%。

　　5 延伸運行時的風險

　　①延伸運行期間，機組應盡量避免任何瞬變，以防止產生難以控制的氙振蕩，因此△I要加強監視，防止產生C21。

　　②延伸運行期間，蒸汽發生器出口蒸汽參數降低，導致汽輪機偏離正常穩定運行工況。因此，要嚴密監視汽輪機的運行狀況，特別是振動和差脹。

　　【參考文獻】

　　[1]秦山第二核電廠高級運行教程[Z].核電秦山聯營有限公司.

　　[2]反應堆核物理[Z].北京401核工業研究生院.

　　[3]F 2 RRC 001[Z].核電秦山聯營有限公司.