核反应堆控制——核反应堆功率控制学习小结.doc

核反应堆控制 压水堆功率控制学习小结 班级;2010032 学号：20101503 姓名：刘慧彬压水堆核电厂有模式A和模式G两种运行模式，目前大型压水堆都多采用G运行模式。在G运行模式，核反应堆功率控制由功率控制系统（功率补偿棒组控制系统）和核反应堆冷却剂平均温度控制系统（R棒组控制系统）来实现。 一、功率控制系统功率控制系统的主要功能是根据负荷需求控制功率补偿棒组的位置，所以也称为功率补偿棒组控制系统。其最终目标是使功率补偿棒组的位置与功率相对应。功率控制系统采用了数字技术，主要由作为中央处理单元的微处理器、存储器和转换器等组成。该系统接收7个模拟控制信号和6个逻辑信号。模拟信号经由模数（A/D）转换器处理后输入。系统输入的7个模拟信号有：（1）最终功率设定值 是在蒸汽排放系统工作时自动生成的二回路功率设定值；（2）操纵员蒸汽流量限值 是操纵员设置的汽轮机进汽流量最高值；（3）汽轮机进汽压力设定值 是操纵员设置的汽轮机进汽压力最高值；（4）汽轮机负荷参考值 是操纵员在汽轮机调节系统投入自动模式时设置的电功率；（5）频率控制信号 是汽轮机调节系统投入自动模式时对电网频率的补偿信号；（6）频率贡献信号 是汽轮机调节系统投入手动模式时对电网频率的补偿信号；（7）汽轮机调节阀开度参考值 是操纵员在汽轮机调节系统投入手动模式时设置的汽轮机进汽流量。最终功率设定值是由核反应堆冷却剂平均温度控制系统提供的。它被用作蒸汽排放系统投入工作时的运行功率，或在厂用负荷运行时或在低负荷下运行时的运行功率。蒸汽排放系统运行时，汽轮机进汽压力信号不能再代表二回路总负荷。在这种情况下，人为设置一个功率数值，它就称为最终功率设定值。设置了最终功率设定值之后，核反应堆即产生大于汽轮机负荷的功率，以便汽轮机负荷增加时快速跟踪。当超高压断路器断开或汽轮机脱扣之前，汽轮机负荷大于等于30%FP时，最终功率设定值设置为30%FP；当超高压断路器断开或汽轮机脱扣之前，汽轮机负荷小于30%FP时，最终功率设定值设置为当前功率；当蒸汽排放系统设置压力控制模式时，最终功率设定值即为排放压力设定值所对应的功率。（2）（7）模拟信号由汽轮机控制系统的控制模式（自动或手动）提供和操纵员设置。6个逻辑信号（其中4个由汽轮机控制系统提供）用于信息管理和控制方式的选择。（1）蒸汽排放系统设置压力控制模式5；（2）汽轮机脱扣信号 是在压力控制模式下蒸汽排放阀打开信号；（3）超高压断路器断开信号 代表在厂用负荷下运行。在这种情况下，和反应堆功率不用汽轮机负荷控制，而使用最终功率设定值控制；（4）汽轮机控制方式（A/B） A控制汽轮机负荷限值方式，使用操纵员蒸汽流量限制和汽轮机进汽压力设定值限值控制信号；B为正常控制方式；（5）汽轮机控制模式（自动/手动） 自动模式使用汽轮机负荷参考值信号和频率控制信号（核反应堆控制和汽轮机控制均使用该信号）；手动模式使用汽轮机开度参考值信号和频率贡献信号。当运行在限值条件下时不使用该信号；（6）汽轮机负荷速降 汽轮机负荷以200%FPmin-1（汽轮机快速降负荷所要求的）或5%FPmin-1（核反应堆功率速降所要求的）速率下降。在这两种情况下，汽轮机开度参考值信号都代表汽轮机负荷。为了避免功率补偿棒组的频繁动作，频率控制信号由函数发生器的死区限制。二、冷却剂平均温度控制系统核反应堆冷却剂平均温度控制系统的功能是通过调节冷却剂平均温度实现核反应堆功率与负荷的精确匹配。由于它是通过调节R棒组实现的，所以又称为R棒组控制系统。冷却剂平均温度是压水核反应堆功率控制的主调节量，它的变化反应了核反应堆功率与负荷的失配情况。用调节冷却剂平均温度配合功率补偿棒的控制实现最终的核反应堆功率控制是压水堆功率控制突出特点之一。R棒组控制系统是一个闭环系统。它由三通道非线性调节器、棒速程序控制单元和控制棒棒速逻辑控制装置及驱动机构等设备组成。R棒组控制系统的输入量是反映堆芯功率的中子注量率信号、反映汽轮机负荷和最终功率设定值中最大值信号以及核反应堆冷却剂平均温度测量信号。在核反应堆功率运行工况，当负荷需求与核反应堆功率出现不平衡时，给出温度偏差信号，该偏差信号经棒速程序控制单元后产生R棒组移动速度和方向（提升或插入）信号，然后通过逻辑控制装置和可控硅电源按一定程序输出控制棒的驱动电流脉冲使棒在堆芯移动以改变堆芯反应性，达到改变核反应堆功率的目的。三、硼浓度控制一回路慢化剂（冷却剂）硼浓度控制是反应性控制的主要手段之一。硼浓度控制是通过核反应堆化学与容积控制系统实现的。通过调节慢化剂中可溶性中子吸收剂10B的浓度的方法补偿和调节堆芯的反应性和负荷跟踪过程中氙毒引起的慢变化反应性。调硼的好处：减少了控制棒数量；改善了轴向功率分布；可增大核反应堆后备反应性，使堆寿期延长，燃耗增加；简化堆芯结构。1.化学与容积控制系统化学与容积控制系统的主要功能是：容积控制 向核反应堆冷却剂系统补充水，在冷态时，提供将核反应堆冷却剂系统加压的高压水源，在热态时，保持稳压器中的液位；化学控制 通过过滤、除盐、加入联氨和氢氧化钾以减少核反应堆冷却剂系统中腐蚀产物及裂变产物的浓度；反应性控制 通过调整核反应堆冷却剂中硼浓度以补偿燃耗、中毒以及功率变化所导致的反应性变化；辅助功能 为核反应堆冷却剂泵轴封提供轴封水、稳压器辅助喷淋水等。2.硼浓度控制方式硼浓度控制是通过供给一回路必要数量的接近于当时一回路硼浓度的硼酸稀释溶液并将此补充液注入上充泵汲入口处，调节慢化剂的硼浓度以控制反应性。这种调节是通过稀释和硼化实现的。前者是通过在化学与容积控制系统中注入除盐、除氧水稀释慢化剂；后者是通过化学与容积控制系统注入4%硼酸溶液（硼浓度7000ug/g）来硼化慢化剂。在补偿燃料燃耗、氙积累以及从冷态到热态过程中慢化剂的温度效应引起的堆芯反应性下降时，再用“充排”方式（将除盐水充至一回路系统，将下泄慢化剂排放到硼回收系统）来稀释慢化剂的硼浓度使反应性增加，同时，会使排放到硼回收系统的慢化剂量增加，此时应使用除硼离子交换器，使一部分下泄流量通过除硼离子交换器以降低慢化剂的硼浓度。在需要降低堆芯反应性，以完成诸如停堆、换料等操作以及补偿氙的衰变引起的反应性增加时，可向冷却剂系统中注入硼酸，并将相应数量的慢化剂排放到硼回收系统，以此提高慢化剂的硼浓度使反应性下降。硼化过程中所使用的浓硼酸由硼酸制备系统供给。在浓硼酸制备箱将干硼酸配制成一定浓度的硼酸液体，然后输送到浓硼酸储存箱储存，以供使用。硼浓度控制有四种操作方式：稀释、硼化、自动补