機(jī)組運(yùn)行期間稀釋量淺析

毛文海

【摘 要】核電廠機(jī)組功率運(yùn)行期間經(jīng)常通過稀釋的方式釋放反應(yīng)性補(bǔ)償燃料的燃耗以及毒物的毒性。由于稀釋量比較頻繁，對于稀釋量的確定是對反應(yīng)堆反應(yīng)性的反復(fù)核對確認(rèn)過程。是核安全文化的良好踐行。本文主要闡述了機(jī)組運(yùn)行期間反應(yīng)堆稀釋量的確定過程及稀釋的合理方法。

【關(guān)鍵詞】稀釋；反應(yīng)性；平均溫度；硼濃度；燃耗

中圖分類號： TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0149-002

【Abstract】The fuel consumption of reactive compensating fuel and the toxicity of toxicants are often released during the operation of nuclear power plant units by dilution.Due to the more frequent dilution，the determination of the dilution is a repetitive check of the reactivity of the reactor.It is a good practice of nuclear safety culture.This paper describes the reactor during the operation of the determination of the amount of dilution and dilution of a reasonable method.

【Key words】Dilution；Reactivity；Average temperature；Boron concentration；Fuel consumption

核電廠對一回路進(jìn)行稀釋是一項(xiàng)日常性的工作，每個班都會進(jìn)行若干次。通常在進(jìn)行稀釋時(shí)，會根據(jù)物理手冊提供的數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際硼濃度進(jìn)行一定的計(jì)算，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行操作。通常壽期初由于機(jī)組硼濃度較高，補(bǔ)水量較少，每次50L左右，稀釋的量對硼濃度的影響非常大，隨著燃耗的增加稀釋的量也不斷的增加，在壽期末硼濃度非常低，稀釋的量對硼濃度影響較小，稀釋量會增加到每次500L，甚至更多。

為了加深對于這一操作的理解，針對反應(yīng)堆不同燃耗時(shí)所需要的稀釋量進(jìn)行了簡單的計(jì)算，并與機(jī)組實(shí)際稀釋量進(jìn)行了比較。

根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊，維持反應(yīng)堆正常運(yùn)行是靠下述手段來實(shí)現(xiàn)的：

a）調(diào)節(jié)堆內(nèi)可溶硼濃度或調(diào)節(jié)控制棒束位置來改變反應(yīng)堆功率變化；

b）主調(diào)節(jié)棒組D用來調(diào)整較小的反應(yīng)性變化和軸向功率分布形狀；

c）調(diào)節(jié)堆內(nèi)可溶硼濃度補(bǔ)償由于燃耗、氙濃度變化等引起的較慢的反應(yīng)性變化。

采用Mode-A運(yùn)行模式的反應(yīng)堆，要求反應(yīng)堆在滿功率或接近滿功率水平下穩(wěn)定運(yùn)行，反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)主要是靠調(diào)節(jié)可溶硼濃度來實(shí)現(xiàn)。但考慮到反應(yīng)堆可能出現(xiàn)突然升降功率運(yùn)行，此時(shí)只靠調(diào)節(jié)硼濃度來改變功率水平，從速率上是不夠的，這是由于慢化劑中硼濃度的變化受到系統(tǒng)硼化或稀釋能力的限制。因此該模式又要求具有一定的控制棒調(diào)節(jié)功率的能力。

通過上述內(nèi)容可知，HFP、ARO、EqXe這一特殊的運(yùn)行狀態(tài)，是我廠最主要的工況。下文的討論中，基于這一工況，根據(jù)一回路硼濃度的變化，確定所需的稀釋量。

根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊臨界硼濃度隨堆芯燃耗的變化（HFP、ARO）可知，在大部分壽期內(nèi)，燃耗與臨界硼濃度（HFP、ARO）基本成線性關(guān)系?？梢哉J(rèn)為在燃耗大于2000MWd/tU的壽期內(nèi)，硼濃度隨燃耗線性下降。分別選取燃耗為2000MWd/tU（BOL）、4000 MWd/tU（MOL）、6000 MWd/tU（MOL）、8000 MWd/tU（EOL）和10000 MWd/tU（EOL）幾個基本點(diǎn)進(jìn)行定性的分析。按堆芯額定熱功率為1930MW，堆芯鈾裝量55.6t計(jì)，2000MWd/tU——10000MWd/tU的燃耗相當(dāng)于230.5EFPD（8000*55.6/1930=230.5）。

由反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊表堆芯臨界硼濃度隨堆芯燃耗的變化，利用內(nèi)插法計(jì)算出上述燃耗值對應(yīng)的臨界硼濃度。則根據(jù)上述內(nèi)容可以認(rèn)為在燃耗從2000MWd/tU增加到10000MWd/tU的過程中，一回路硼濃度以3.65ppm/d（（994-153）/230.5=3.65）的速度線性降低。

一回路稀釋公式V=165ln（Ci/Cf），按上述計(jì)算可以轉(zhuǎn)換為V=165ln（1+3.65/Cf）。則可得出燃耗為2000MWd/tU時(shí)，對應(yīng)一個滿功率日應(yīng)稀釋的量約為0.6t（V=165*ln（1+3.65/994））。同理計(jì)算出其余幾個燃耗點(diǎn)對應(yīng)的稀釋量數(shù)值。

在實(shí)際運(yùn)行中，選取一個合適的稀釋時(shí)機(jī)，對于機(jī)組的運(yùn)行也是具有積極的意義的。理想的稀釋方式應(yīng)該是連續(xù)均勻的進(jìn)行，以盡量減小堆芯溫度變化帶來的不利影響，但實(shí)際運(yùn)行中不可能做到這樣。實(shí)際運(yùn)行中，通常會分作每天若干次來進(jìn)行，由一回路操縱員在認(rèn)為必要的時(shí)候進(jìn)行。由于機(jī)組運(yùn)行中其他工作的影響，實(shí)際的稀釋時(shí)機(jī)選擇可能并不一定很理想，從而會導(dǎo)致前后兩天稀釋的量相差巨大。為了（下轉(zhuǎn)第151頁）（上接第149頁）改善稀釋時(shí)機(jī)的選擇，可以選擇相關(guān)的標(biāo)桿參數(shù)，在該參數(shù)變化至某一定值時(shí)進(jìn)行稀釋。

實(shí)際運(yùn)行中并不是提前稀釋的，而是運(yùn)行一段時(shí)間后采取補(bǔ)救性的稀釋，在此之前，燃耗所引入的負(fù)反應(yīng)性由慢化劑溫度的降低引入的正反應(yīng)性來補(bǔ)給。根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊所給出的數(shù)據(jù)，利用內(nèi)插法計(jì)算出上述各燃耗點(diǎn)對應(yīng)的慢化劑溫度系數(shù)。根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊所給出的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出上述各燃耗點(diǎn)對應(yīng)的硼微分價(jià)值和慢化劑溫度系數(shù)。按照每天硼濃度變化量為3.65ppm，可以計(jì)算出燃耗變化所帶來的負(fù)反應(yīng)性，進(jìn)一步可以得出對應(yīng)的慢化劑溫度的變量，該值即為在不稀釋的情況下滿功率運(yùn)行一天所造成的一回路平均溫度的變化。

假使選擇一回路平均溫度每降低0.1度稀釋一次，則在燃耗為2000MWd/tU時(shí)約每天稀釋8次，每次75L左右，比較合理。但在燃耗為10000MWd/tU時(shí)約每天稀釋5次，每次600L左右，不太合理，一次稀釋的量太大。稀釋量過大將導(dǎo)致影響主泵軸封注入水的溫度，同時(shí)也導(dǎo)致容控箱的壓力升高，影響主泵1號軸封泄漏流量，如果泄漏流量過大將影響主泵的運(yùn)行。

穩(wěn)壓器水位定值與一回路平均溫度Tavg具有如下關(guān)系：Lref=0.15181*Tavg-46.99，其中Lref單位為m。結(jié)合上文可計(jì)算出每日平均溫度變化造成的穩(wěn)壓器液位定值的變化。

相比較而言，對應(yīng)于相同的硼濃度的變化，穩(wěn)壓器液位定值的變化較一回路平均溫度的變化可能更加明顯一些，因此在壽期末利用該定值的變化作為稀釋的標(biāo)識參數(shù)可能更方便一些。

綜上所述并結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況，在壽期初可以選擇Tavg作為進(jìn)行稀釋的標(biāo)桿參數(shù)，每變化0.1度進(jìn)行一次稀釋操作。Tavg參數(shù)可以利用主控T-11盤上的相應(yīng)ID進(jìn)行監(jiān)視。在壽期中和壽期末可以選擇穩(wěn)壓器液位定值Lref作為標(biāo)桿參數(shù)，每變化0.01m進(jìn)行一次稀釋操作。Lref參數(shù)可以利用主控P盤上的EN記錄儀進(jìn)行監(jiān)視。