反應性控制課件

裴洋核能發(fā)電教研室

核反應堆物理基礎(chǔ)4.4反應性控制

反應性控制的任務(wù)反應性控制的主要任務(wù)：控制剩余反應性，滿足長期運行的需要通過控制毒物適當?shù)目臻g布置和最佳的提棒程序，使反應堆在整個壽期內(nèi)保持較平坦的功率分布，盡量降低功率峰因子在外界負荷變化時，能調(diào)節(jié)反應堆功率，使它能適用外界負荷變化反應堆事故時，能迅速安全停堆，并保持適當?shù)耐６焉疃?/p>

反應堆控制的分類：緊急控制 能夠迅速引入大的負反應性，快速停堆，并達到一定的深度。要有極高的可靠性。功率調(diào)節(jié)

要求操作簡單又靈活補償控制

控制毒物變化很緩慢

反應性控制的方式控制方法改變堆內(nèi)中子吸收改變中子慢化性能改變?nèi)剂系暮扛淖冎凶有孤┛刂品绞娇刂瓢艨刂乒腆w可燃毒物控制化學補償控制

控制棒控制

控制棒的作用控制棒是反應堆緊急控制和功率調(diào)節(jié)所不可缺少的控制部件，特點：移動速度快、操作可靠、適用靈活、控制反應性準確度高主要控制下面的反應性變化：燃料的多普勒效應\慢化劑的溫度效應和空泡效應\變工況時，瞬態(tài)氙效應\硼沖稀效應\熱態(tài)停堆深度形狀石墨/重水反應堆：粗棒或套管形式的控制棒沸水反應堆：十字形控制棒壓水堆：束棒式控制棒對控制棒材料的要求大的中子吸收截面，包括熱中子及超熱中子較長的壽命：單位體積吸收體核子密度大、子核吸收截面大抗輻照、抗腐蝕和良好的機械性能，同時價格便宜等控制棒價值的計算

分別計算有控制棒存在和沒有控制棒存在時反應堆的反應性，兩種情況之差即所求的控制棒的反應性價值。

控制棒與周圍水組成“控制棒柵元”，與周圍8個燃料柵元均勻混合構(gòu)成的附加層，形成“超柵元”。利用CPM等方法求解中子通量密度、均勻化截面、控制棒價值等。

控制棒插入深度對控制棒價值的影響中子價值：同一個中子，在堆芯不同地點，對鏈式反應和反應堆的功率的貢獻是不同的，即不同r處，中子具有不同的價值。*(r)表示中子價值，正比于在r點每秒消除或出現(xiàn)一個中子所引起的反應堆反應性的減少或增益。芯邊界處中子價值<芯部中心處中子價值控制棒價值與被吸收中子數(shù)及中子價值有關(guān)

控制棒插入深度對控制棒價值的影響控制棒的積分價值 當控制棒從一初始參考位置插入到某一高度時，所引入的反應性稱為這個高度上的控制棒積分價值?？刂瓢舻奈⒎謨r值 控制棒在堆芯不同高度處移動單位距離所引起的反應性變化。單位：PCM/cm ①控制棒位于頂部與底部時，非線性關(guān)系 ②中部，微分價值較大，近似線性關(guān)系→反應堆中調(diào)節(jié)幫的調(diào)節(jié)段一般都選擇在堆芯的軸向中間區(qū)段?？刂瓢糸g的干涉效應控制棒間的相互干涉效應：控制棒同時插入，總價值并不一定等于各根控制棒單獨插入時的價值總和?？刂瓢糸g的干涉效應兩根控制棒相距較近時，兩根同時插入的總價值比它們單獨插入時價值的總和要小兩根控制棒相距較遠時，兩根控制棒同時插入所得的價值比單獨插入所得的價值總和要大。堆芯設(shè)計時：應使控制棒的間距大于熱中子擴散長度

控制棒插入不同深度對堆芯功率分布的影響堆設(shè)計時：需考慮控制棒插入不同深度時所引起功率分布的變化，使功率峰因子不超過規(guī)定的限值功率分布展平：采用部分長度控制棒、控制棒的合理布置

可燃毒物控制對于動力反應堆，新堆芯初始剩余反應性較大如果全采用控制棒：①很多控制棒，每一控制棒需一套復雜驅(qū)動裝置；②要在壓力容器開許多孔，強度不允許如全部采用化學補償控制，硼濃度可能超限值，慢化劑系數(shù)可能為正值采用三種方式聯(lián)合控制：控制棒、可燃毒物棒、化學補償毒物，以減少控制棒?？扇级疚镆螅孩佥^大吸收截面②由于消耗可燃毒物而釋放出的反應性基本要與燃料燃耗所減少的剩余反應性相等③可燃毒物燃耗產(chǎn)物的截面要盡可能的?、芏研緣燮谀┛扇级疚餁堄嗔勘M可能少⑤可燃毒物及結(jié)構(gòu)材料有良好的機械性能可燃毒物主要元素：硼(B)、釓(Gd)

化學補償控制對化學毒物的要求：能溶解于冷卻劑，化學及物理性質(zhì)穩(wěn)定較大的吸收截面對堆芯結(jié)構(gòu)部件無腐蝕性且不吸附在部件上

硼酸作為化學毒物可滿足上述要求！化控主要補償下列慢變化的反應性反應堆從冷態(tài)到熱態(tài)，慢化劑溫度效應所引起的反應性變化；裂變同位素燃耗和長壽命裂變產(chǎn)物累積所引起的反應性變化；平衡氙和平衡釤所引起的反應性變化

在一回路冷卻劑中加入可溶性化學毒物，以替代控制棒的作用，稱為化學補償控制化控優(yōu)點化學毒物在堆芯分布均勻不引起功率畸變，而且與燃料分區(qū)配合，降低功率峰因子，提高平均功率密度硼濃度可