第3章核电厂正常运行.ppt

第3 章核电厂正常运行,3. 1 概述,核电厂正常运行的全过程，即从冷停堆模式开始，经加热升温，达到热停堆模式，开堆趋近临界，汽轮机暖机升速并网带负荷，直至满功率稳定功率运行模式。 反应堆启动前的临界条件估算 功率运行中稀释率估算 功率运行中热平衡计算估算,3.2 核电厂加热升温,3. 2. 1 初始条件,3.2 核电厂加热升温,3. 2. 1 初始条件 1. RCS 已完成充水排气，处于水实体状 硼浓度为冷停堆模式的硼浓度 温度维持在60 摄氏度以下 的压力维持在0. 345 0. 689 MPa （表压） 冷却剂泵处于可运行状态 蒸汽发生器的宽量程水位计指示正常 2. 主蒸汽系统 主蒸汽隔离阀门关闭 旁通阀门关闭,3.2 核电厂加热升温,3. 2. 1 初始条件 3. CVCS 上充、下泄处于正常运行，以维持RCS压力和反应堆冷却剂泵轴封供水 净化床处于硼饱和状态 容控箱（VCT)）内用氮气覆盖，压力维持在0. 10 0. 16 MPa,3.2 核电厂加热升温,3. 2. 1 初始条件 4. RHRS RHRS与RCS构成环路 余热排出泵在运行 反应堆的衰变热由RHRS排出，并维持RCS的温度在60 左右 5. 反应堆补给水系统 反应堆补给水箱的水位满足技术规范要求 浓硼箱的水位满足技术规范要求 硼浓度满足技术规范要求,3.2 核电厂加热升温,3. 2. 1 初始条件 6. SIS和喷淋系统 安注信号已闭锁 安注系统处于安注备用 安注箱出口隔离阀门已关闭 安全壳再循环地坑出口阀门已关闭 安全壳喷淋系统处于备用 换料水箱水位、硼浓度满足技术规范要求,3.2 核电厂加热升温,3. 2. 1 初始条件 7. 辅助给水系统 可为蒸汽发生器供水 供电系统 由两个以上独立外电源供电 厂用电正常 应急柴油发电机组处于备用状态 8. 部件冷却水和重要冷却水 运行正常,3.2 核电厂加热升温,3. 2.2 注意事项 必须至少有一台反应堆冷却剂泵或余热排出系统处于运行状态，才能开始稀释反应堆冷却剂的棚浓度 如果稳压器和喷淋液之间的温度差超过160 ，则不允许使用喷淋 停堆棒组在反应堆停闭后必须全部提出堆外，以克服无论是由于硼或氙的变化，还是由于反应堆冷却剂温度变化所引人的反应性变化， 反应堆冷却剂的棚浓度在明显变化之前，需启动稳压器电加热器，允许稳压器喷淋阀调节稳压器至反应堆冷却剂系统之间的棚浓度。（适用于稳压器水佼已经建立之后的情况。） 核电厂二次侧暖管、缓慢的蒸汽排放和调节给水过程中，必须小心谨慎，防止反应堆冷却剂系统突然冷却。（反应堆接近临界或低功率时，这一要求特别重要。）,3.2 核电厂加热升温,3. 2.2 注意事项 RHRS运行时，反应堆冷却剂系统的压力不允许超过3. 16 Mpa。 RCS的压力必须维持在与反应堆压力容器加热、冷却限制曲线和压力温度曲线相一致。随着加热升温的进展，绝不允许系统的压力在曲线之外。,3.2 核电厂加热升温,3. 2.2 注意事项 如果为了维修停闭核电厂，且其间反应堆冷却剂系统又曾经被打开过，为了保证系统严密所作的不少于16. 1 MPa 泄漏试验，对温度的要求应满足脆性转变温度（ TND）的要求,3.2 核电厂加热升温,3. 2.3 运行操作 压水堆由于慢化剂中有可溶性中子吸收剂（硼），慢化剂在低温时可能出现正慢化剂温度系数。 所以，在启动反应堆达临界之前，核电厂必须用反应堆冷却剂泵和稳压器电加热器将反应堆冷却剂系统加热升温到接近正常运行温度，以消除慢化剂正温度系数对核电厂安全运行的不利影响。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）次临界公式 第m 代末系统内的中子总数应为 = 0 1+ eff + eff 2 + eff 3 + eff ,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）次临界公式 = 0 1+ eff + eff 2 + eff 3 + eff 反应堆处在次临界状态， keff1，又因为每个中子代时间约为10-4 s ，也即经过1s 完成成千上万代的中子循环，所以可认为m。 = 0 1 eff,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）次临界公式 = 0 1 eff 它表示了一个次临界堆，在外中子源存在的情况下，系统内的中子数趋近于一个稳定值。 实际上，反应堆起着放大中子源的作用。外中子源S0越强，相应堆内的中子数目就越多，探测到的中子注量率水平就越高；反之亦然。堆内中子数目与keff 有关。系统越接临界，即keff越接近1，N 就越大。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）1/ N 与keff关系 = 0 1 eff 1 = 1 eff 0 根据运行规程，提棒至h1时，得1/N1,再提棒至h2时，得相应的1/N2。两点连成直线，外推与横坐标轴相交，交点he 即为外推临界棒位。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）1/M 外推法 堆内初始的中子数 0 = 0 1 eff0 任一时刻的中子数 = 0 1 eff,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）1/M 外推法 如果归一，则 = 0 现在核电厂启动多采用作1/M 曲线来外推临界。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）1/M 外推法 理想的1/M 曲线是直线，但实际上1/M 曲线有可能是凹形。对外推过程来讲，凹形走向较为安全。 影响1/M 曲线的因素有中子源在堆芯内的位置与中子探测器（包括堆内、外）的位置。为了安全，在启动过程中，技术规范要求有至少两套独立的源量程中子计数系统是可运行的；否则，不能启动。实际上，对首次启动，往往还临时增添一套，以增加外推结果的可靠性。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （1 ）1/M 外推法 = 0 = 1 eff0 1 eff eff =1 1 eff0 =1 eff0 ,3.3 反应堆启动至最小功率,初始keffO=0.9481情况下堆内中子水平不同翻番后的keff值。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 （3）相似三角形法 当控制棒位为h1时，计数率为N1，当棒位为h2 时计数率为N2。在两个相似三角形中有以下比例关系： + = 1 2 1 1 = 1 2 = 1 2 1 = 2 + 1 2 1,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 趋近临界的基本原理 控制室操纵员，特别是值班长，可以根据每次提棒完毕后中子计数变化的情况，而预料到控制棒再提若干步反应堆可达临界，做到心中有数，这在启动过程中是很有实际意义的。 l/M 外推法的优点是可以得到一条完整的计数特性曲线，但外推过程中容易出现误差，直接影响到外推结果。 相似三角形法，则不需要作图外推，计算简单，结果准确，但得不到完整的计数特性曲线。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 2. 临界条件的估算（Estimated Critical Condition, ECC） 两种情况： （1）已知堆的临界硼浓度，需要确定临界棒位（ Estimated Critical Position, ECP ）。 （2）已知欲达临界的棒位，确定临界硼浓度。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 2. 临界条件的估算（Estimated Critical Condition, ECC） ECC 是进行反应性的平衡计算，是对停堆前的运行工况与现在要启动的工况的反应性进行比较。 考虑的因素应包括 控制棒位 功率亏损 毒性 硼浓度等,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 2. 临界条件的估算（Estimated Critical Condition, ECC） 例题：已知停堆前反应堆稳定功率运行在76% 功率水平（平衡Xe 毒），临界控制棒位为193步CD 组），硼浓度CB 为444 ppm （堆芯寿期： MOL) 。现在，停堆后1 h 启动，此时棚浓度CB为425 ppm 。试进行临界估算CECC) ，确定临界棒位。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 2. 临界条件的估算（Estimated Critical Condition, ECC）,-x+190+1220+209-600-5=0 x= 190+1220-600-5 =1014(PCM) (425-444)*(-11) = 209(PCM),停 堆 后 135Xe 毒 变 化,停堆后149Sm 毒变化,x = ECP= 1014 (PCM) ECP = 90步 最高棒位反应性 = ECP+500 = -514 (PCM) 最高棒位：控制棒D 组152 步 最低棒位 零功率时棒的插入极限（查技术规范） 控制棒C 组64 步 最低棒位反应性 = ECP-500 = -1514 (PCM) 最低棒位：控制棒D 组52 步 实际临界棒位为控制棒D 组108 步,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 3. 最低临界温度 电厂技术规格书中对反应堆达到临界的平均温度有明确限制 (1）保证电厂安全运行在负温度系数（T 0）的条件下。已经讨论过，在一定的棚浓度（特别是棚浓度较高的情况）下，低温情况有可能出现正温度系数（ T 0); (2）停堆仪表都处于其正常的工作范围内； (3）要求稳压器一定运行在具有汽腔的条件下； (4）反应堆压力容器一定要处在其最小的脆性转变温度之上。这是在压力容器设计中对材料性能的重要要求。,3.3 反应堆启动至最小功率,3. 3. 1 反应堆启动过程申的几个问题 4. 临界点的选取 当核仪表中间量