零功率物理試驗期間主控室操縱員的配合

趙 溪 張 旭 張曉斌

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

1　零功率物理試驗簡介

零功率物理試驗，是核電廠換料大修結束后按技術規格書要求所進行的試驗，其試驗目的是為了驗證反應堆核設計的準確性、控制棒價值、硼的價值、慢化劑溫度系數計算的準確性等，共有8項，按照其試驗前反應堆工況又可歸為3大類：熱停堆工況、熱態零功率工況、核發熱點以上工況。

2　以熱停堆工況為初始條件的零功率物理試驗

《換料后的首次臨界試驗》，試驗要求維持主系統壓力 15.2±0.2MPa，一回路平均溫度 280±1.5℃。

由于試驗前處于熱停堆工況，次臨界狀態，需依靠控制棒的提升以使反應堆達到臨界，此時可將一只大氣釋放閥置自動，另一只置手動，機操手動控制大氣釋放閥的開度來維持一回路平均溫度，與此同時，還應密切關注兩個蒸汽發生器的液位，根據蒸汽量來調整啟停給水進入蒸發器的給水流量，盡量保證蒸發器液位平穩，避免出現大幅波動現象。

3　以熱態零功率工況為初始條件的零功率物理試驗

3.1　數字反應性儀校正試驗

本試驗的目的是為了校正數字反應性儀測量的可靠性和準確性，在試驗時要求反應堆處于中子通量為零功率試驗水平的臨界狀態。

對于保持中子通量為零功率試驗水平的臨界狀態，可根據中間量程核測通道的輸出電流達1×10-8A并穩定來判斷，同時反應堆中子通量倍增周期指示應在“∞”，核功率大表指示為0。若中間量程核測通道的輸出電流達1×10-8A后有增大趨勢，同時核功率大表指示從0開始有極為緩慢增加的趨勢，則需手動下插一步控制棒，觀察一段時間來判斷該趨勢是否消失，反之則可通過提升控制棒來維持臨界狀態。上述操作需謹記，動棒時需小心謹慎，不可連動多步控制棒，以免造成反應性不可控而導致反應堆的臨界狀態被破壞。

3.2　末端臨界硼濃度測量試驗

本試驗的目的是為了測定一組或幾組調節棒組于全提出位置時的臨界硼濃度，從而驗證核設計的正確性。

本試驗期間，需提升和下插控制棒，控制棒提升時需緩慢進行，使反應堆中子通量水平緩慢上升，此時對一回路平均溫度的控制也會變得容易，為二回路調節蒸汽量提供了較大余量。因此，在試驗過程中操作控制棒應采取少量多次，邊操作邊觀察的方法，可有效減少試驗帶來的風險，對于試驗過程中穩定系統狀態有較大幫助。

3.3　慢化劑溫度系數測量試驗

本試驗的試驗目的是HZP狀態下，規定的控制棒位位置上，在一回路冷卻劑溫度發生變化的同時測量反應性變化，求出慢化劑溫度系數，以驗證設計計算的正確性。

在試驗過程中需操縱員手動控制大氣釋放閥來控制一回路平均溫度，以使其均勻下降和上升。在控制大氣釋放閥時應緩慢，防止閥門突開（突關）導致蒸汽發生器水位突升（突降）。大氣釋放閥開度的變化會引起蒸汽發生器內水裝量的變化，需及時調節啟停給水流量以保證蒸汽發生器水位在試驗要求的范圍之內。在調整一回路平均溫度的過程中，除了大氣釋放閥的因素外，啟停給水系統供給蒸發器的溫度較低的水也會對平均溫度的變化起到一定的影響。

3.4　控制棒價值及硼價值測量試驗

本試驗的試驗目的是在熱態零功率狀態下，測量控制棒組T1的微分和積分價值，以及不同棒位下的平均硼價值，以驗證核設計的正確性。

本試驗需注意通過應急稀釋管線向堆芯注入純水的過程中，應事先計算好注入純水的量與引入的反應性的關系，將V02-125調整至相應閥位以保證按照試驗要求的速率進行稀釋。稀釋過程中應配合插棒以保證臨界狀態或使堆芯趨于臨界狀態。

3.5　換棒法測量控制棒價值試驗

本試驗的試驗目的是在熱態零功率狀態下，用已知價值的控制棒組來刻度其它價值未知的控制棒組。結合調硼法所測的控制棒價值，證實控制棒對堆芯的反應性的控制能力是否滿足需要。

本試驗與控制棒價值及硼價值測量試驗類似，需要用已標定過反應性價值的T1棒組來測量其余調節棒組的反應性，在試驗過程中對于插棒和提棒需配合得當，盡量使反應堆保持在臨界狀態，以保證試驗的順利進行。

3.6　重疊棒價值和硼價值測量試驗

本試驗的試驗目的是在熱態零功率狀態下，測量控制棒組重疊時的棒價值和硼價值。驗證控制棒組下插時產生的最大反應性添加率和硼稀釋時產生的最大反應性添加率滿足限制值。

本試驗同控制棒價值及硼價值測量試驗、換棒法測量控制棒價值試驗方法類似，只是將稀釋與插棒配合改為用硼化與提棒配合，在試驗中應密切關注反應性變化，在配合試驗的同時，將反應堆控制在可控范圍內。

4　以核發熱點以上工況為初始條件的零功率物理試驗

本試驗為功率分布測量試驗,試驗目的是在熱態零功率工況和有功率工況下，分別測定堆芯功率分布和溫度分布，確認堆內功率分布無異常，驗證堆芯裝載正確性與核設計準確性。

本試驗主控室操縱員需配合進行反應堆功率提升至1.8%FP的操作，功率提升完畢后，還需保持此功率水平48小時，以滿足試驗采集數據的要求。在核功率提升階段，由于在升功率前反應堆已處于熱態零功率的臨界狀態，在提升控制棒升功率的過程中需謹慎，控制棒不應一次性提升過多，以免一次性引入過大的正反應性從而導致反應堆狀態不可控，在提棒過程中應關注中子倍增周期指示，防止周期過短；在核功率提升過程中堆操應密切關注一回路平均溫度（Tavg）變化趨勢，并與機操配合好控制Tavg與堆功率水平相對應，機操在用大氣釋放閥控制Tavg時需時刻與堆操保持溝通，有任何操作前都應通知堆操知曉，在控制大氣釋放閥排汽的同時應兼顧蒸汽發生器的液位，通過啟停給水系統流量調節閥保證蒸汽發生器合適的供水量，以匹配大氣釋放閥排出的蒸汽量。機操在控制蒸發器水位的過程中應關注三點影響其水位的因素：1、補水。啟停給水系統供給蒸發器的補水量應通過啟停給水流量調節閥合理控制，其補水量大小應與大氣釋放閥排出的蒸汽量匹配，同時還應根據蒸發器液位變化趨勢綜合判斷。2、排汽。通過大氣釋放閥排出的蒸汽量是導致蒸發器液位下降的最主要的原因，而排汽也是控制Tavg最為有效的手段。因此，控制Tavg在試驗要求的范圍內，控制大氣釋放閥的排氣量至關重要，要兼顧Tavg、蒸發器液位等重要參數綜合判斷。3、水的受熱膨脹。啟停給水系統供給蒸發器的水為除氧器內加熱至130℃左右的冷水，水供至蒸發器后會被加熱200℃以上，在加熱過程中水的受熱膨脹也是影響蒸發器液位的重要因素之一，有可能干擾到機操對蒸發器液位的正確判斷，因此機操在補水至蒸發器后應對水的受熱膨脹有清楚的認識。

5　結論

上述8項零功率物理試驗，最為關鍵的一點在于穩定反應堆狀態，包括試驗前條件的維持，以及試驗中對于反應堆臨界狀態的控制。這就需要主控室操縱員對各項試驗細則做到心中有數，試驗中需要關注哪些參數；操作時會有哪些風險，如何應對；試驗后系統狀態該如何恢復等等，均需要操縱員在試驗前就做好分析和總結。工欲善其事，必先利其器，核電廠的任何操作都會有一定的風險，如何做好風險分析并合理的規避風險是我們不懈的努力方向。

【參考文獻】

［1］秦一廠技術文件（試驗細則），《零功率物理試驗》.

［2］秦山核電廠最終安全分析報告，第16章，技術規格書.