2022 压水堆核电厂反应堆首次临界试验

犌犅／犜４１５９１—２０２２

目次

前言…………………………Ⅲ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

３术语和定义………………１

４试验目的…………………２

５试验初始条件……………２

６试验方法…………………２

６．１方法概述……………２

６．２首次临界……………２

６．３检验堆外核仪表系统的线性和重叠………………３

６．４确定零功率物理试验中子注量率范围……………３

６．５校验反应性仪………………………４

７注意事项…………………４

８验收准则…………………４

９试验记录和报告…………………………４

Ⅰ

书

犌犅／犜４１５９１—２０２２

前言

本文件按照ＧＢ／Ｔ１．１—２０２０《标准化工作导则第１部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由全国核能标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ５８）提出并归口。

本文件起草单位：中广核工程有限公司、上海核工程研究设计院有限公司、三门核电有限公司。

本文件主要起草人：李军德、张松文、李文双、郝腾飞、赵云涛、任意、杨文清。

Ⅲ

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压水堆核电厂反应堆首次临界试验

１范围

本文件规定了压水堆核电厂反应堆首次临界试验的试验目的、初始条件、试验方法、注意事项、验收

准则，及对试验记录和报告的要求。

本文件适用于新建压水堆核电厂在调试阶段进行的反应堆首次临界试验。

２规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于

本文件。

ＮＢ／Ｔ２０１４５核电厂调试试验程序和报告编写规范

３术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

３．１

倒计数率犻狀狏犲狉狊犲犮狅狌狀狋狉犪狋犲狉犪狋犻狅；犐犆犚犚

当前中子计数率与基准计数率比值的倒数。

按公式（１）计算。

ＩＣＲＲ＝犆０／犆…………（１）

式中：

犆０———基准计数率；

犆———当前中子计数率。

３．２

反应性狉犲犪犮狋犻狏犻狋狔

表征链式核裂变反应介质或系统偏离临界程度的参数。

３．３

倍增周期犱狅狌犫犾犲狆犲狉犻狅犱

反应堆内中子注量率按指数规律改变１倍所需的时间。

３．４

启动率狊狋犪狉狋狌狆狉犪狋犲

表征反应堆内中子注量率变化率的物理量。

注：启动率以ＤＰＭ（ＤｅｃａｄｅｓＰｅｒＭｉｎｕｔｅ）为单位，１ＤＰＭ表示中子注量率按指数规律每分钟增长１０倍。

３．５

启动区间狊狋犪狉狋犻狀犵犻狀狋犲狉狏犪犾

反应堆达到临界状态前预估的主冷却剂硼浓度的一个区间。

注：考虑到计算误差、测量误差以及不确定性等因素，在启动区间反应堆随时可能进入临界状态。

１

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４试验目的

反应堆首次临界试验的目的主要包括：

ａ）将核电厂反应堆第一次引入临界状态；

ｂ）检验堆外核仪表系统各量程通道的线性和重叠；

ｃ）确定零功率物理试验的中子注量率范围；

ｄ）校验反应性仪。

５试验初始条件

５．１反应堆处于热停堆工况。

５．２反应堆保护系统可用，保护定值按照试验要求设置完毕。

５．３反应堆控制棒系统可用。

５．４反应堆专设安全系统可用。

５．５堆外核仪表系统可用，一个源量程测量通道与主控制室声响报警装置连接。

５．６主回路硼表（如有）和核取样系统可用。

５．７除盐水量满足试验需求。

５．８反应性仪与堆外核仪表系统相连，处于可用状态。

６试验方法

６．１方法概述

反应堆首次临界试验第一次把反应堆从次临界状态引入到临界状态。压水堆通过提升控制棒和稀

释主冷却剂硼浓度等手段使堆芯逐步达到临界。提棒过程中，绘制棒位和倒计数率关系曲线，进行临界

外推。稀释过程中，绘制硼浓度、稀释水量与倒计数率关系曲线，进行临界外推。通过临界外推估算临

界点，确保逐步逼近临界。

反应堆临界后，用控制棒引入适量正反应性提升中子注量率。观察到核加热现象（多普勒效应）后，

停止中子注量率增长。记录初始出现核加热现象时的中子注量率水平，确定零功率物理试验范围。

调整中子注量率到零功率物理试验范围，用倍增周期法完成反应性仪校验。

试验期间，分析源量程、中间量程、功率量程的测量信号随中子注量率的变化，检验各量程的线性和

重叠区间。

６．２首次临界

６．２．１有外加中子源启动，提控制棒临界

６．２．１．１记录堆外核仪表系统源量程计数率，作为基准计数率。

６．２．１．２依次将所有控制棒分步提升至试验目标棒位。每次提棒后计算倒计数率，进行临界外推。

６．２．１．３确定稀释过程的基准计数率。

６．２．１．４根据理论数据，估算稀释所需水量，以保守的流量开始稀释。稀释期间，计算倒计数率，进行临

界外推。

６．２．１．５根据ＩＣＲＲ的减小情况逐步降低稀释流量。当ＩＣＲＲ约为０．１时，停止稀释，等待主回路硼浓

度均匀（稳压器与主回路硼浓度偏差宜不大于２０μｇ／ｇ）。

２

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６．２．１．６如果在主回路硼浓度均匀过程中反应堆临界，则通过控制棒稳定中子注量率。

６．２．１．７如果主回路硼浓度充分均匀后，反应堆仍未临界，逐步提升停留在堆芯内的控制棒，每次提棒

后计算倒计数率，进行临界外推，直至反应堆临界。

６．２．１．８如果停留在堆芯内的控制棒提升到堆顶后，反应堆仍未临界，则将这组控制棒插回到原来位

置，然后向堆芯内注入适量的除盐水（注水引入的正反应性不超过步骤６．２．１．７提棒到堆顶引入的正反

应性），等待主回路硼浓度进一步均匀。

６．２．１．９重复步骤６．２．１．６～６．２．１．８，当中子注量率持续增长且出现３００ｓ～１００ｓ的稳定倍增周期时，表

明反应堆已经临界。

６．２．２有外加中子源启动，稀释临界

６．２．２．１确定基准计数率。依次将所有停堆棒分步提升至全提位置。提棒期间，通过源量程和中间量

程监督中子注量率、倍增周期（或启动率），在测量数值稳定后计算倒计数率，进行临界外推。

６．２．２．２重置基准计数率。以保守的稀释流量，将主回路硼浓度稀释至目标硼浓度（推荐值为理论临界

硼浓度＋１５０μｇ／ｇ，偏差不超过±２０μｇ／ｇ）。稀释期间，计算倒计数率，进行临界外推。

６．２．２．３停止稀释，等待主回路硼浓度均匀后，重置基准计数率。依次将停堆棒以外的其他控制棒分步

提升至试验目标棒位。提棒期间，通过源量程和中间量程监督中子注量率、倍增周期（或启动率），在测

量数值稳定后计算倒计数率，进行临界外推。

６．２．２．４重置基准计数率，估算临界所需稀释水量，以每小时引入反应性小于１×１０－２的流量开始稀

释。当倒计数率ＩＣＲＲ≤０．５或预估临界稀释水量已注入一半时，以每小时引入反应性小于５×１０－３的

流量继续稀释，并减小ＩＣＲＲ计算的时间间隔。当ＩＣＲＲ≤０．０５时，可停止临界外推。

６．２．２．５当中子注量率持续增长且出现稳定或持续减小的倍增周期，表明反应堆已经临界。为防止引

入过量的正反应性，在倍增周期达到１２０ｓ或反应性达到３．５×１０－４时，停止稀释。

６．２．３无外加中子源启动

６．２．３．１无外加中子源的反应堆首次临界期间宜额外配置更高灵敏度的中子探测器。

６．２．３．２依次将所有控制棒分步提升至试验目标棒位，持续监测堆外核仪表系统各量程指示的中子注

量率和倍增周期（或启动率）。

６．２．３．３以保守的流量稀释主回路硼浓度至启动区间上限（推荐值为理论临界硼浓度＋１７５μｇ／ｇ），停

止稀释操作。稀释期间，持续监测堆外核仪表系统各量程指示的中子注量率、倍增周期（或启动率）和反

应性。

６．２．３．４等待主回路硼浓度均匀后，以每小时引入反应性小于５×１０－３的流量继续稀释。稀释期间，持

续监测堆外核仪表系统各量程指示的中子注量率、倍增周期（或启动率）和反应性。

６．２．３．５当中子注量率持续增长且出现稳定或持续减小的倍增周期，表明反应堆已经临界。为防止引

入过量的正反应性，在倍增周期达到１２０ｓ或反应性达到３．５×１０－４时，停止稀释。

６．３检验堆外核仪表系统的线性和重叠

６．３．１为验证源量程的线性和重叠，可将其停堆保护定值临时提高一个数量级。

６．３．２提升中子注量率，记录堆外核仪表系统各测量通道信号，检验各测量通道的线性和重叠区间。

６．３．３当源量程出现饱和或接近停堆保护定值时，闭锁源量程通道。

６．３．４出现核加热现象后，下插控制棒，停止中子注量率增长。

６．４确定零功率物理试验中子注量率范围

６．４．１记录开始出现核加热现象时的中子注量率水平，作为零功率物理试验范围的上限。

３

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６．４．２零功率物理试验范围的下限至少比本底噪音信号高一个数量级。

６．５校验反应性仪

６．５．１通过控制棒调整中子注量率水平接近零功率物理试验范围的下限。

６．５．２提升控制棒引入一个正反应性ρＦ（反应性仪测量值，宜小于７．５×１０－４）。

６．５．３在中子注量率按指数上升的过程中，测量倍增周期。

６．５．４根据点堆模型的倒时方程，计算倍增周期对应的反应性ρＤ。

６．５．５比较ρＦ和ρＤ，验收准则见公式（２）：

ρＦ－ρＤ≤４％…………（２）

ρＤ

７注意事项

７．１在临界试验期间，倍增周期应不小于１８ｓ。

７．２每次提升控制棒后停留足够时间，等待中子注量率稳定。

７．３不应同时进行两种（及以上）引入正反应性的操作。

７．４在提升控制棒或进行稀释操作时，应密切关注堆外核仪表系统各测量通道的信号。当发生异