核反應堆控制——核反應堆功率控制學習小結.doc

核反應堆控制 壓水堆功率控制學習小結 班級;2010032 學號：20101503 姓名：劉慧彬壓水堆核電廠有模式A和模式G兩種運行模式，目前大型壓水堆都多采用G運行模式。在G運行模式，核反應堆功率控制由功率控制系統(tǒng)（功率補償棒組控制系統(tǒng)）和核反應堆冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)（R棒組控制系統(tǒng)）來實現(xiàn)。 一、功率控制系統(tǒng)功率控制系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)負荷需求控制功率補償棒組的位置，所以也稱為功率補償棒組控制系統(tǒng)。其最終目標是使功率補償棒組的位置與功率相對應。功率控制系統(tǒng)采用了數(shù)字技術，主要由作為中央處理單元的微處理器、存儲器和轉換器等組成。該系統(tǒng)接收7個模擬控制信號和6個邏輯信號。模擬信號經由模數(shù)（A/D）轉換器處理后輸入。系統(tǒng)輸入的7個模擬信號有：（1）最終功率設定值 是在蒸汽排放系統(tǒng)工作時自動生成的二回路功率設定值；（2）操縱員蒸汽流量限值 是操縱員設置的汽輪機進汽流量最高值；（3）汽輪機進汽壓力設定值 是操縱員設置的汽輪機進汽壓力最高值；（4）汽輪機負荷參考值 是操縱員在汽輪機調節(jié)系統(tǒng)投入自動模式時設置的電功率；（5）頻率控制信號 是汽輪機調節(jié)系統(tǒng)投入自動模式時對電網頻率的補償信號；（6）頻率貢獻信號 是汽輪機調節(jié)系統(tǒng)投入手動模式時對電網頻率的補償信號；（7）汽輪機調節(jié)閥開度參考值 是操縱員在汽輪機調節(jié)系統(tǒng)投入手動模式時設置的汽輪機進汽流量。最終功率設定值是由核反應堆冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)提供的。它被用作蒸汽排放系統(tǒng)投入工作時的運行功率，或在廠用負荷運行時或在低負荷下運行時的運行功率。蒸汽排放系統(tǒng)運行時，汽輪機進汽壓力信號不能再代表二回路總負荷。在這種情況下，人為設置一個功率數(shù)值，它就稱為最終功率設定值。設置了最終功率設定值之后，核反應堆即產生大于汽輪機負荷的功率，以便汽輪機負荷增加時快速跟蹤。當超高壓斷路器斷開或汽輪機脫扣之前，汽輪機負荷大于等于30%FP時，最終功率設定值設置為30%FP；當超高壓斷路器斷開或汽輪機脫扣之前，汽輪機負荷小于30%FP時，最終功率設定值設置為當前功率；當蒸汽排放系統(tǒng)設置壓力控制模式時，最終功率設定值即為排放壓力設定值所對應的功率。（2）（7）模擬信號由汽輪機控制系統(tǒng)的控制模式（自動或手動）提供和操縱員設置。6個邏輯信號（其中4個由汽輪機控制系統(tǒng)提供）用于信息管理和控制方式的選擇。（1）蒸汽排放系統(tǒng)設置壓力控制模式5；（2）汽輪機脫扣信號 是在壓力控制模式下蒸汽排放閥打開信號；（3）超高壓斷路器斷開信號 代表在廠用負荷下運行。在這種情況下，和反應堆功率不用汽輪機負荷控制，而使用最終功率設定值控制；（4）汽輪機控制方式（A/B） A控制汽輪機負荷限值方式，使用操縱員蒸汽流量限制和汽輪機進汽壓力設定值限值控制信號；B為正?？刂品绞?；（5）汽輪機控制模式（自動/手動） 自動模式使用汽輪機負荷參考值信號和頻率控制信號（核反應堆控制和汽輪機控制均使用該信號）；手動模式使用汽輪機開度參考值信號和頻率貢獻信號。當運行在限值條件下時不使用該信號；（6）汽輪機負荷速降 汽輪機負荷以200%FPmin-1（汽輪機快速降負荷所要求的）或5%FPmin-1（核反應堆功率速降所要求的）速率下降。在這兩種情況下，汽輪機開度參考值信號都代表汽輪機負荷。為了避免功率補償棒組的頻繁動作，頻率控制信號由函數(shù)發(fā)生器的死區(qū)限制。二、冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)核反應堆冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)的功能是通過調節(jié)冷卻劑平均溫度實現(xiàn)核反應堆功率與負荷的精確匹配。由于它是通過調節(jié)R棒組實現(xiàn)的，所以又稱為R棒組控制系統(tǒng)。冷卻劑平均溫度是壓水核反應堆功率控制的主調節(jié)量，它的變化反應了核反應堆功率與負荷的失配情況。用調節(jié)冷卻劑平均溫度配合功率補償棒的控制實現(xiàn)最終的核反應堆功率控制是壓水堆功率控制突出特點之一。R棒組控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)。它由三通道非線性調節(jié)器、棒速程序控制單元和控制棒棒速邏輯控制裝置及驅動機構等設備組成。R棒組控制系統(tǒng)的輸入量是反映堆芯功率的中子注量率信號、反映汽輪機負荷和最終功率設定值中最大值信號以及核反應堆冷卻劑平均溫度測量信號。在核反應堆功率運行工況，當負荷需求與核反應堆功率出現(xiàn)不平衡時，給出溫度偏差信號，該偏差信號經棒速程序控制單元后產生R棒組移動速度和方向（提升或插入）信號，然后通過邏輯控制裝置和可控硅電源按一定程序輸出控制棒的驅動電流脈沖使棒在堆芯移動以改變堆芯反應性，達到改變核反應堆功率的目的。三、硼濃度控制一回路慢化劑（冷卻劑）硼濃度控制是反應性控制的主要手段之一。硼濃度控制是通過核反應堆化學與容積控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。通過調節(jié)慢化劑中可溶性中子吸收劑10B的濃度的方法補償和調節(jié)堆芯的反應性和負荷跟蹤過程中氙毒引起的慢變化反應性。調硼的好處：減少了控制棒數(shù)量；改善了軸向功率分布；可增大核反應堆后備反應性，使堆壽期延長，燃耗增加；簡化堆芯結構。1.化學與容積控制系統(tǒng)化學與容積控制系統(tǒng)的主要功能是：容積控制 向核反應堆冷卻劑系統(tǒng)補充水，在冷態(tài)時，提供將核反應堆冷卻劑系統(tǒng)加壓的高壓水源，在熱態(tài)時，保持穩(wěn)壓器中的液位；化學控制 通過過濾、除鹽、加入聯(lián)氨和氫氧化鉀以減少核反應堆冷卻劑系統(tǒng)中腐蝕產物及裂變產物的濃度；反應性控制 通過調整核反應堆冷卻劑中硼濃度以補償燃耗、中毒以及功率變化所導致的反應性變化；輔助功能 為核反應堆冷卻劑泵軸封提供軸封水、穩(wěn)壓器輔助噴淋水等。2.硼濃度控制方式硼濃度控制是通過供給一回路必要數(shù)量的接近于當時一回路硼濃度的硼酸稀釋溶液并將此補充液注入上充泵汲入口處，調節(jié)慢化劑的硼濃度以控制反應性。這種調節(jié)是通過稀釋和硼化實現(xiàn)的。前者是通過在化學與容積控制系統(tǒng)中注入除鹽、除氧水稀釋慢化劑；后者是通過化學與容積控制系統(tǒng)注入4%硼酸溶液（硼濃度7000ug/g）來硼化慢化劑。在補償燃料燃耗、氙積累以及從冷態(tài)到熱態(tài)過程中慢化劑的溫度效應引起的堆芯反應性下降時，再用“充排”方式（將除鹽水充至一回路系統(tǒng)，將下泄慢化劑排放到硼回收系統(tǒng)）來稀釋慢化劑的硼濃度使反應性增加，同時，會使排放到硼回收系統(tǒng)的慢化劑量增加，此時應使用除硼離子交換器，使一部分下泄流量通過除硼離子交換器以降低慢化劑的硼濃度。在需要降低堆芯反應性，以完成諸如停堆、換料等操作以及補償氙的衰變引起的反應性增加時，可向冷卻劑系統(tǒng)中注入硼酸，并將相應數(shù)量的慢化劑排放到硼回收系統(tǒng)，以此提高慢化劑的硼濃度使反應性下降。硼化過程中所使用的濃硼酸由硼酸制備系統(tǒng)供給。在濃硼酸制備箱將干硼酸配制成一定濃度的硼酸液體，然后輸送到濃硼酸儲存箱儲存，以供使用。硼濃度控制有四種操作方式：稀釋、硼化、自動補