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核电厂控制棒综合试验安全限制研究

文档作者：徐霞军李伟袁屹昆罗慧文档来源：江苏核电有限公司		点击数：	更新时间： 2021年05月08日
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Z 电力安全技术 第13卷(2011年第6期)
核电厂控制棒综合试验安全限制研究
徐霞军，李 伟，袁屹昆，罗 慧
(江苏核电有限公司，江苏连云港222042)
[摘要]控制棒综合试验是压水堆核电厂大修期间必须完成的重要试验项目，试验的安全限
制决定了其占用大修主线时间的长短，并将直接影响电厂的经济效益。优化和论证了核电厂控制棒
综合试验安全限制条件，并对该安全限制条件在核电厂大修中的实际应用进行了评价。
[关键词]核电厂；控制棒综合试验；安全限制；优化论证
某核电厂2台百万千瓦级压水堆核电机组已投
入商业运行。为提高机组安全性，该核电厂在设计
中采取了一系列重要措施，包括安全系统四通道、
堆芯熔融物捕集器、全数字化仪控系统、反应堆厂
房双层安全壳等，其安全设计优于当前世界上正在
运行的绝大部分压水堆核电厂，在某些方面已达到
国际上第三代核电技术水平。
由于控制棒数目较多、控制逻辑复杂，相比其
他先进核电厂，该核电厂控制棒综合试验占用大修
主线时间比较长，影响了整体大修进度，有必要对
其进行分析论证。
1 控制棒综合试验
控制棒综合试验是对控制棒和棒控棒位系统进
行的综合测试，是在机组每次换料大修期间、反应
堆换料后首次启动之前，用于保证控制棒和棒控棒
位系统在机组启动和功率运行期间安全稳定运行的
一项工作，是机组大修后临界的先决条件之一，也
是国家核安全局重点监督的项目之一。
控制棒综合试验内容包括：
(1)控制棒单棒试验，用以测量每束控制棒的
特性参数；
(2)控制棒成组试验，用以测试控制棒组在手
动、半自动、自动等模式下的特性参数和控制逻辑；
(3)控制棒落棒试验，用以测量控制棒在机组
全流量状态下的落棒时间。
核电厂大修中，控制棒综合试验时间安排如下：
(1)单棒试验安排在机组冷态(温度低于60
— 9一
℃)下进行，不需占用大修主线；
(2)控制棒成组试验和落棒试验安排在反应堆
热态(温度高于270℃ )下进行，需要占用大修主
线27 h；
(3)在机组从冷态到热态的加热过程(至少30
h)中不安排控制棒试验。
2 控制棒综合试验安全限制
2．1 安全限制对试验时间的影响
核电厂大修中，控制棒综合试验的安全限制：
(1)在机组加热过程中禁止成组提升控制棒；
(2)在成组提升控制棒过程中，每提升堆芯高
度的l0％ ，应停顿60 S；
(3)最多允许1组控制棒在堆芯的上限位，另
一组控制棒不超过堆芯高度的60％，其余控制棒
应全部处于控制棒的下限位；
(4)试验过程中，如果堆外核测系统显示反应
堆周期低于60 S，应暂停提升控制棒。
在控制棒综合试验过程中，上述2～4条安全
限制的目的在于限制控制棒的提升速率和数量，对
占用大修主线时间的影响不大。第1条安全限制决
定了控制棒成组试验和落棒试验只能安排在机组热
态(大修主线)下进行，这是控制棒综合试验占用
大修主线时间的根本原因。
2．2 安全限制分析
第1条安全限制的根本目的是，在反应堆临界
前的控制棒试验过程中，控制正反应性的引入速度，
保证堆芯次临界度处于安全限值内。第1条安全限
第l3卷(201 1年第6期) 电力安全技术
制实际上是针对正反应性引入的一个定性规定。
核电厂技术规格书规定了核电机组在各个不同
状态的运行限值和安全限值，是核电机组运行所必
须遵守的最终安全规范。在该核电厂的技术规格书
中，根据反应堆的不同状态，对于增值系数(反应
性)均有明确的限值要求，而反应性可以通过理论
计算得出。如果计算得出在机组加热过程中进行控
制棒成组试验的次临界度满足技术规格书的限值要
Z
求，即可考虑在一回路加热过程中安排控制棒成组
试验，这将极大地优化大修主线时间。
3 安全限制的分析论证
3．1 技术规格书的规定
对应于反应堆不同状态，技术规格书对增值系
数的限值要求如表1所示。
表1 技术规格书的限值要求
增值系数 和反应性p的对应换算关系为：
p=l一、／K o
由上述对应关系可以得出，当机组处于冷态、
加热和热态时，技术规格书对反应性的限值要求：
(1)冷态下，p<-2％ ；
(2)加热过程中，p<-2％；
(3)热态下，p<-I％。
反应性(负值)越小，堆芯次临界度越大，反
应堆越安全。
根据机组达临界的要求，在完成控制棒综合
试验后，需将l～ 10组控制棒依次提升到上限位，
降低堆芯次临界度，使其接近于0；随后，通过向
反应堆中注入清水，继续降低堆芯次临界度，并最
终达到临界状态，次临界度为0。
3．2 加热过程成组提升控制棒可行性分析
在机组加热过程中，按照安全限制第3条的规
定，将价值最大的2组控制棒一组提到堆芯上限位，
另一组提到60％堆芯高度，反应性最大值仍然小
于-16％，完全满足技术规格书中在加热过程中
反应性小于一2％的要求。
考虑极限情况，在加热过程中，所有l0组控
制棒均提出堆芯，依靠硼效应，试验所得的反应堆
反应性最大值为一7．93％，依然满足技术规格书中
在加热过程中反应性小于一2％的要求。
3．3 安全限制的量化
基于理论计算和实际参数记录，对控制棒综合
试验的安全限制进行量化分析，可以得出：在机组
加热过程中，成组提升控制棒(一组提到堆芯上限
位，另一组提到60％堆芯高度)是可行的，在此
期间安排控制棒成组试验和落棒试验是满足核安全
要求的。
为了保证核安全，在试验过程中应制定比技术
规格书限值更为严格的反应性限值规定。对原有安
全限制进行量化，第1第安全限制可修改为：在试
验过程中，如果反应性大于-10％ ，立即停止提
升控制棒。
4 应用效果和评价
4。1 应用效果
在电厂第3次大修中，依据新的安全限制，在
机组加热过程中安排了控制棒成组试验和落棒试
验。实施效果如下：
(1)在机组加热过程进行的控制棒成组试验
中，反应性始终小于-22％ ，周期为无穷大，满
足次临界度要求，见表2；
一9一
电力安全技术 第13卷(2011年第6期)
神华国华宁海电厂快速应急管理模式探索
胡迪远，刘期飞
(浙江神华国华浙能发电有限公司，浙江宁波315612)
[摘要]针对近年来日益增多的电力突发事件，作为输电端的电厂如何在突发事件中实现安
全、效益、资源的有效统一，把损失减到最少。以这一问题为切入点，神华国华宁海电厂从日常建
设着手，完善应急响应系统和应急恢复系统，建立了一套积极有效的快速应急管理模式。
[关键词]应急管理模式；日常化建设；应急响应系统；应急恢复系统
近年来，电力突发事件频繁发生，给电力安全
生产工作不断敲响警钟。作为输电端的电厂，如何
在电力突发事件中立于不败之地，使各类突发事件
得到及时陕速的处理，同时又如何在应急事件处理
过程中实现安全、效益、资源的有效统一，把损失
减到最少。针对以上问题，神华国华宁海电厂(以
下简称“宁海电厂”)根据自身实际提出了快速应
急管理模式，并已取得实际成效。
1 快速应急管理模式介绍
宁海电厂位于浙江宁海县境内象山湾底部，隶
属于中国神华能源股份有限公司国华电力分电厂。
宁海电厂现有6台机组，其中一期4台600 MW
亚临界燃煤机组，于2006年全部投产发电；二期
2台l 000 MW 超超临界燃煤机组，于2009年实
现双投。
表2 试验实际参数与技术规格书要求比较
(2)在4台主泵全部启动后(一回路全流量)，
进行控制棒落棒试验中，反应性始终小于一l4％，
周期为无穷大，满足次临界度要求；
(3)控制棒成组试验和落棒试验均安排在一回
路加热时进行，没有占用大修主线；
(4)在一回路全流量(加热过程中)时测得的
落棒时问与热态下测得的落棒时间基本一致。
经过后续物理试验和机组运行考验，控制棒系
统运行正常，未出现影响机组安全稳定运行的缺陷。
相对于此前大修控制棒综合试验要占用大修主
线27 h，电厂第3次大修在没有减少试验项目、满
足技术规格书限值规定的条件下，未占用大修主线，
缩短了大修工期，提高了电厂经济效益，增加了电
厂负荷因子。
一 一
按照新的安全限制，控制棒综合试验在最近的
4次大修中均未占用大修主线时间，每年可为电厂
创造数千万元的直接经济效益。
相对于国内同类核电厂，该核电厂控制棒数目
最多、控制逻辑最复杂，然而经过改进后，控制棒
综合试验占用大修主线时间却最短。
4．2 应用评价
经专家组鉴定，对项目给出如下鉴定意见：
(1)在国内外同类核电厂中首次对控制棒综合
试验限制条件进行量化。考虑冷却剂温度、堆芯硼
酸浓度和控制棒位置等参数对反应堆反应性的影
响，对堆芯反应性进行了量化计算，将原来定性的
限制条件定量化，提供了一种基于反应性定量控制
的新型试验方法；
(2)以新的量化条件为依据，创造了国内、国
际同类核电厂中将控制棒成组试验和落棒试验均安
排在机组加热状态进行，而不占用大修主线时间的
先例；
(3)该成果达到了国际先进水平。
(收稿日期：2011-03-04；修回日期：2011-03-24)

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