MJTR允許停堆時間估算研究

梁光遠　劉水清　羅欣　王皓　徐濤忠

【摘 要】岷江試驗堆在運行每個爐次的后2段，到運行壽期的后幾天，由于剩余后備反應性較小，為避免掉入碘坑進入被迫停堆時間，無法再次啟動反應堆，本文對已經滿功率運行2天后，對停堆影響反應堆重新啟動的主要因素進行了分析，對允許停堆時間進行估算研究，并通過實際運行數據對其進行了驗證，結果表明：本估算研究成果能夠有效地指導反應堆的運行，具有較大的應用價值。

【關鍵詞】后備反應性；碘坑；被迫停堆時間；允許停堆時間

中圖分類號： TB472 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0245-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.112

【Abstract】When MJTR（Min Jiang Testing Reactor） is operated at the last two periods of each cycle， which means the last few days of the operation lifetime， the cores remaining built-in reactivity is becoming smaller. In order to avoid falling into the iodine well and being in the forced shutdown time，which would result in the reactor being unable to be restarted.This paper analyzed the main factors that influenced the reactor to be restarted during the shutdown period，and then evaluated the permitted shutdown time.Finally，using the practical operation data to validate the calculated value.The results show that the research findings can guide the reactor operation effectively，and have large application value.

【Key words】Built-in reactivity；Iodine well；The forced shutdown time；The permitted shutdown time

0 前言

岷江試驗堆（簡稱：MJTR）是一座游泳池式反應堆，使用HFETR卸料燃料元件，布置有9根輻照孔道（中心孔道1根，φ63；鈹反射層外輻照孔道8根，2根φ228×6.5mm；2根φ203×5mm； 2根φ125×3mm），主要是進行單晶硅中子輻照摻雜、鉬-锝同位素、碘靶生產，寶石輻照改色、低溫材料輻照實驗等研究工作。MJTR一次裝載可運行6個段次，滿功率為5.0MW，每段積分功率45MWd，每爐堆芯裝載元件為32盒，因受燃料元件燃耗深度限制，在各段次間，進行局部倒換料。每段靶件輻照數量及裝載量基本相同，運行各爐次的數據具有可比性。MJTR主要運行時間為夏季雷雨季節，為保證其在雷電造成的運行停堆時，避免造成掉入碘坑，進入被迫停堆時間后無法再次啟動反應堆，保證科研生產的順利進行，有必要對其允許停堆時間作一估算。

1 停堆后影響反應堆重新啟動的主要因素及計算公式

反應堆在停堆以后，中毒增加的速度一方面取決于碘的衰變速度，即氙的積累速度，另一方面取決于在停堆時已有的及碘的衰變而積累起來的氙濃度，此外還應考慮有溫度效應所帶來的反應性增加。需要注意的是反應堆在穩定運行時間少于2日，堆內的碘、氙還未建立平衡濃度，此時確定碘坑參數，必須估算在改變功率的時刻，碘的濃度和氙中毒所對應的穩定功率水平。

這樣就可以由停堆時的剩余后備反應性來估算允許的停堆時間。

2 MJTR后備反應性對應的允許停堆時間

MJTR通常在裝載一爐后運行6個段次，在每爐次運行的后2個段次因為后備反應性較小，停堆時間較長時有可能掉入碘坑，造成反應堆無法啟動運行。為此對后2段次運行后期的剩余后備反應性采用物理計算值，然后再用t允許估算公式進行停堆時間估算。

2.1 MJTR實際運行狀況

我們取2爐MJTR在運行后2個階段的實際運行剩余后備反應性進行估算，各棒組的效率采用每爐裝載方案的物理參數計算值。

2.2 MJTR第22、23爐5～6段允許停堆時間估算

將MJTR第22、23爐5～6段的剩余后備反應性值代入允許停堆時間估算公式，得：

2.3 MJTR第17、23爐5段啟、停堆棒位

將收集到的MJTR第17、23爐5段的運行參數列于下表（此參數值是MJTR已經在滿功率水平運行2日后的運行參數值，由氙引起的反應性中毒損失已經達到平衡）。

由表3可看由各棒剩余后備反應性加溫度效應，用允許停堆時間估算公式估算允許停堆時間分別為：0.73小時、1.31小時，在此停堆時間內，反應堆可以啟動，不會進入被迫停堆狀態。從MJTR第17-5、23-5實際操作情況來看，從停堆到恢復額定功率分別用時0.58小時、1.08小時，其剩余后備反應性為0.34βeff、0.50βeff，還可提供0.39小時、0.56小時的停堆時間。也就是說實際允許停堆時間應該是兩者之和，即0.97小時、1.64小時，估算值與實際值相差0.24小時、0.33小時，雖然估算得出的允許停堆時間較實際偏小，但估算能夠滿足運行的要求。

3 結束語

本文研究得出的允許停堆時間估算公式，適用于滿功率運行2日后，在結合考慮溫度效應即可迅速得出允許停堆時間。

在實際工作，運行人員依據各棒的剩余后備反應性、溫度變化值、停堆時刻的運行時間、功率水平，采用該估算公式，可對允許停堆時間做到心中有數，掌控在此時間內的各項檢修、實驗操作等，避免反應堆掉入碘坑，確保科研生產工作的順利進行。