徐霞軍，李 偉，袁屹昆，羅 慧

(江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222042)

某核電廠2臺(tái)百萬千瓦級(jí)壓水堆核電機(jī)組已投入商業(yè)運(yùn)行。為提高機(jī)組安全性，該核電廠在設(shè)計(jì)中采取了一系列重要措施，包括安全系統(tǒng)四通道、堆芯熔融物捕集器、全數(shù)字化儀控系統(tǒng)、反應(yīng)堆廠房雙層安全殼等，其安全設(shè)計(jì)優(yōu)于當(dāng)前世界上正在運(yùn)行的絕大部分壓水堆核電廠，在某些方面已達(dá)到國(guó)際上第三代核電技術(shù)水平。

由于控制棒數(shù)目較多、控制邏輯復(fù)雜，相比其他先進(jìn)核電廠，該核電廠控制棒綜合試驗(yàn)占用大修主線時(shí)間比較長(zhǎng)，影響了整體大修進(jìn)度，有必要對(duì)其進(jìn)行分析論證。

1 控制棒綜合試驗(yàn)

控制棒綜合試驗(yàn)是對(duì)控制棒和棒控棒位系統(tǒng)進(jìn)行的綜合測(cè)試，是在機(jī)組每次換料大修期間、反應(yīng)堆換料后首次啟動(dòng)之前，用于保證控制棒和棒控棒位系統(tǒng)在機(jī)組啟動(dòng)和功率運(yùn)行期間安全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)工作，是機(jī)組大修后臨界的先決條件之一，也是國(guó)家核安全局重點(diǎn)監(jiān)督的項(xiàng)目之一。

控制棒綜合試驗(yàn)內(nèi)容包括：

(1) 控制棒單棒試驗(yàn)，用以測(cè)量每束控制棒的特性參數(shù)；

(2) 控制棒成組試驗(yàn)，用以測(cè)試控制棒組在手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)等模式下的特性參數(shù)和控制邏輯;

(3) 控制棒落棒試驗(yàn)，用以測(cè)量控制棒在機(jī)組全流量狀態(tài)下的落棒時(shí)間。

核電廠大修中，控制棒綜合試驗(yàn)時(shí)間安排如下:

(1) 單棒試驗(yàn)安排在機(jī)組冷態(tài)(溫度低于60℃)下進(jìn)行，不需占用大修主線；

(2) 控制棒成組試驗(yàn)和落棒試驗(yàn)安排在反應(yīng)堆熱態(tài)(溫度高于270 ℃)下進(jìn)行，需要占用大修主線27 h；

(3) 在機(jī)組從冷態(tài)到熱態(tài)的加熱過程(至少30h)中不安排控制棒試驗(yàn)。

2 控制棒綜合試驗(yàn)安全限制

2.1 安全限制對(duì)試驗(yàn)時(shí)間的影響

核電廠大修中，控制棒綜合試驗(yàn)的安全限制：

(1) 在機(jī)組加熱過程中禁止成組提升控制棒；

(2) 在成組提升控制棒過程中，每提升堆芯高度的10%，應(yīng)停頓60s；

(3) 最多允許1組控制棒在堆芯的上限位，另一組控制棒不超過堆芯高度的60 %，其余控制棒應(yīng)全部處于控制棒的下限位；

(4) 試驗(yàn)過程中，如果堆外核測(cè)系統(tǒng)顯示反應(yīng)堆周期低于60s，應(yīng)暫停提升控制棒。

在控制棒綜合試驗(yàn)過程中，上述2～4條安全限制的目的在于限制控制棒的提升速率和數(shù)量，對(duì)占用大修主線時(shí)間的影響不大。第1條安全限制決定了控制棒成組試驗(yàn)和落棒試驗(yàn)只能安排在機(jī)組熱態(tài)(大修主線)下進(jìn)行，這是控制棒綜合試驗(yàn)占用大修主線時(shí)間的根本原因。

2.2 安全限制分析

第1條安全限制的根本目的是，在反應(yīng)堆臨界前的控制棒試驗(yàn)過程中，控制正反應(yīng)性的引入速度，保證堆芯次臨界度處于安全限值內(nèi)。第1條安全限制實(shí)際上是針對(duì)正反應(yīng)性引入的一個(gè)定性規(guī)定。

核電廠技術(shù)規(guī)格書規(guī)定了核電機(jī)組在各個(gè)不同狀態(tài)的運(yùn)行限值和安全限值，是核電機(jī)組運(yùn)行所必須遵守的最終安全規(guī)范。在該核電廠的技術(shù)規(guī)格書中，根據(jù)反應(yīng)堆的不同狀態(tài)，對(duì)于增值系數(shù)(反應(yīng)性)均有明確的限值要求，而反應(yīng)性可以通過理論計(jì)算得出。如果計(jì)算得出在機(jī)組加熱過程中進(jìn)行控制棒成組試驗(yàn)的次臨界度滿足技術(shù)規(guī)格書的限值要求，即可考慮在一回路加熱過程中安排控制棒成組試驗(yàn)，這將極大地優(yōu)化大修主線時(shí)間。

3 安全限制的分析論證

3.1 技術(shù)規(guī)格書的規(guī)定

對(duì)應(yīng)于反應(yīng)堆不同狀態(tài)，技術(shù)規(guī)格書對(duì)增值系數(shù)的限值要求如表1所示。

表1 技術(shù)規(guī)格書的限值要求

增值系數(shù)K和反應(yīng)性ρ的對(duì)應(yīng)換算關(guān)系為：

ρ=1-1/K 。

由上述對(duì)應(yīng)關(guān)系可以得出，當(dāng)機(jī)組處于冷態(tài)、加熱和熱態(tài)時(shí)，技術(shù)規(guī)格書對(duì)反應(yīng)性的限值要求：

(1) 冷態(tài)下，ρ<-2 %；

(2) 加熱過程中，ρ<-2 %；

(3) 熱態(tài)下，ρ<-1 %。

反應(yīng)性(負(fù)值)越小，堆芯次臨界度越大，反應(yīng)堆越安全。

3.2 加熱過程成組提升控制棒可行性分析

在機(jī)組加熱過程中，按照安全限制第3條的規(guī)定，將價(jià)值最大的2組控制棒一組提到堆芯上限位，另一組提到60 %堆芯高度，反應(yīng)性最大值仍然小于-16 %，完全滿足技術(shù)規(guī)格書中在加熱過程中反應(yīng)性小于-2 %的要求。

考慮極限情況，在加熱過程中，所有10組控制棒均提出堆芯，依靠硼效應(yīng)，試驗(yàn)所得的反應(yīng)堆反應(yīng)性最大值為-7.93 %，依然滿足技術(shù)規(guī)格書中在加熱過程中反應(yīng)性小于-2 %的要求。

3.3 安全限制的量化

基于理論計(jì)算和實(shí)際參數(shù)記錄，對(duì)控制棒綜合試驗(yàn)的安全限制進(jìn)行量化分析，可以得出：在機(jī)組加熱過程中，成組提升控制棒(一組提到堆芯上限位，另一組提到60 %堆芯高度)是可行的，在此期間安排控制棒成組試驗(yàn)和落棒試驗(yàn)是滿足核安全要求的。

為了保證核安全，在試驗(yàn)過程中應(yīng)制定比技術(shù)規(guī)格書限值更為嚴(yán)格的反應(yīng)性限值規(guī)定。對(duì)原有安全限制進(jìn)行量化，第1第安全限制可修改為：在試驗(yàn)過程中，如果反應(yīng)性大于-10 %，立即停止提升控制棒。

4 應(yīng)用效果和評(píng)價(jià)

4.1 應(yīng)用效果

在電廠第3次大修中，依據(jù)新的安全限制，在機(jī)組加熱過程中安排了控制棒成組試驗(yàn)和落棒試驗(yàn)。實(shí)施效果如下：

（三）充分發(fā)揮資本市場(chǎng)作用，促進(jìn)房地產(chǎn)市場(chǎng)平穩(wěn)過渡。 資金定價(jià)缺乏市場(chǎng)化機(jī)制，資產(chǎn)荒及高杠桿是導(dǎo)致資金嚴(yán)重趨“炒”避“住”，資金大量涌入制造炒房市場(chǎng)的重要原因。應(yīng)完善多層次資本市場(chǎng)體系，創(chuàng)造多元化投資渠道和多樣化投資工具，促進(jìn)資金供求匹配，完善涉及房地產(chǎn)金融工具的杠桿制度。繼續(xù)擴(kuò)大房地產(chǎn)租賃領(lǐng)域資產(chǎn)證券化，綜合考慮REITs（房地產(chǎn)信托投資基金）產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)、稅務(wù)安排、信托（SPV）管理辦法等，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)租公寓領(lǐng)域金融創(chuàng)新，同時(shí)防止實(shí)施過程中出現(xiàn)新的風(fēng)險(xiǎn)。

(1) 在機(jī)組加熱過程進(jìn)行的控制棒成組試驗(yàn)中，反應(yīng)性始終小于-22 %，周期為無窮大，滿足次臨界度要求，見表2；

表2 試驗(yàn)實(shí)際參數(shù)與技術(shù)規(guī)格書要求比較

(2) 在4臺(tái)主泵全部啟動(dòng)后(一回路全流量)，進(jìn)行控制棒落棒試驗(yàn)中，反應(yīng)性始終小于-14 %，周期為無窮大，滿足次臨界度要求；

(3) 控制棒成組試驗(yàn)和落棒試驗(yàn)均安排在一回路加熱時(shí)進(jìn)行，沒有占用大修主線；

(4) 在一回路全流量(加熱過程中)時(shí)測(cè)得的落棒時(shí)間與熱態(tài)下測(cè)得的落棒時(shí)間基本一致。

經(jīng)過后續(xù)物理試驗(yàn)和機(jī)組運(yùn)行考驗(yàn)，控制棒系統(tǒng)運(yùn)行正常，未出現(xiàn)影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的缺陷。

相對(duì)于此前大修控制棒綜合試驗(yàn)要占用大修主線27 h，電廠第3次大修在沒有減少試驗(yàn)項(xiàng)目、滿足技術(shù)規(guī)格書限值規(guī)定的條件下，未占用大修主線，縮短了大修工期，提高了電廠經(jīng)濟(jì)效益，增加了電廠負(fù)荷因子。

按照新的安全限制，控制棒綜合試驗(yàn)在最近的4次大修中均未占用大修主線時(shí)間，每年可為電廠創(chuàng)造數(shù)千萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。

相對(duì)于國(guó)內(nèi)同類核電廠，該核電廠控制棒數(shù)目最多、控制邏輯最復(fù)雜，然而經(jīng)過改進(jìn)后，控制棒綜合試驗(yàn)占用大修主線時(shí)間卻最短。

4.2 應(yīng)用評(píng)價(jià)

經(jīng)專家組鑒定，對(duì)項(xiàng)目給出如下鑒定意見：

(1) 在國(guó)內(nèi)外同類核電廠中首次對(duì)控制棒綜合試驗(yàn)限制條件進(jìn)行量化?？紤]冷卻劑溫度、堆芯硼酸濃度和控制棒位置等參數(shù)對(duì)反應(yīng)堆反應(yīng)性的影響，對(duì)堆芯反應(yīng)性進(jìn)行了量化計(jì)算，將原來定性的限制條件定量化，提供了一種基于反應(yīng)性定量控制的新型試驗(yàn)方法；

(2) 以新的量化條件為依據(jù)，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)、國(guó)際同類核電廠中將控制棒成組試驗(yàn)和落棒試驗(yàn)均安排在機(jī)組加熱狀態(tài)進(jìn)行，而不占用大修主線時(shí)間的先例；

(3) 該成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。