【摘要】本文針對反應堆運行壽期中的重要操作：升降功率期間的△I控制，分析其影響因素，定性半定量的分析各因素的影響方式和大小，并結合歷史數(shù)據(jù)進行綜合分析、總結；對壽期末△I運行控制的極端情況進行重點分析，并提出解決建議措施，希望對以后的實際運行有所幫助。

【關鍵詞】△I控制；慢化劑溫度效應；氙毒；堆芯通量再分布；控制棒棒位；壽期末

一、影響中子軸向通量分布因素

反應堆功率變化時影響中子軸向通量分布的幾大因素：慢化劑溫度效應、控制棒棒位、毒物、溶硼、反應堆功率系數(shù)。

1、慢化劑溫度效應 由于壓水堆負的慢化劑溫度系數(shù)，且隨功率上升，堆芯上部溫度增加比下部溫度增加得多，因此，功率從零功率升至100%Pn，上部堆芯因溫度效應將引入更多的負反應性，從而使ΔI向負方向發(fā)展，反之亦然。

2、控制棒棒位 （僅僅分析調節(jié)棒D的插入，其它棒束處于堆頂）眾所周知，當控制棒從堆頂向下插入至接近中平面上某處時，將在堆芯上部引入更多的負反應性，從而使ΔI向負方向發(fā)展。在此步以下，D棒在堆芯下部引入的負反應性將大于在堆芯上部引入值，從而繼續(xù)下插將使ΔI向相反向發(fā)展。

3、毒物 從功率運行至停堆，堆芯上/下部毒物同時增加，其分布應與功率運行時的中子通量分布大致相當。

4、溶硼 均勻引入堆芯，對軸向功率分布的影響僅由于堆芯上/下部慢化劑密度不同而產(chǎn)生，它僅僅影響慢化劑溫度系數(shù)。堆芯上部溫度高，慢化劑密度小，硼的微分價值要負得小一些，堆芯下部密度大，硼微分價值變得更負。隨硼濃度升高，其微分價值要負得小一些，同時，使由于慢劑密度變化而引起的硼微分價值變化減小。換句話說：升溫時，在堆芯硼引入的負反應性減少，因為堆芯上部溫度高，上部引入的負反應性減少量小于下部減少量，而較高的硼濃度可使這種差值變小。因此，硼濃度增加有利于抑制ΔI向正方向發(fā)展。

5、反應堆功率系數(shù) 停堆前：ΔIref=-1.7%，堆芯下部功率較高，因此在停堆后堆芯下部毒物較多且增長較快。停堆8個多小時后，反應堆重返臨界時，反應堆Xe毒接近峰值，即堆芯上/下部由于Xe引入的負反應性之差接近峰值。同時由滿功率至零功率過程中上部堆芯溫度降低較下部多，堆芯上部因溫度效應而釋放的反應性也較下部大。較高臨界棒位不足已補償上/下堆芯反應性偏差，造成反應堆上部功率較高，ΔI為正值，其較高的通量使堆芯上部消毒較快，從而引起堆芯上/下部功率偏差進一步加大，形成正的反饋效應，ΔI正值向增加的方向發(fā)展。隨著功率的增加這種效應會更加的明顯。功率增長的過程中，我們可能看到，每次硼化使功率回調的過程中ΔI都會有所降低，但沒能回到最近一次相同功率的ΔI值，這表明，高功率時堆芯上部因相對下部較高中子通量而過量消失的那部分Xe毒并不能通過均勻的硼化而得以補償，從而再次回到相同功率時，往往ΔI偏差會更大些。

由上所述，我們是否可得到這樣一個結論：碘坑啟動過程中，如果控制棒不動、功率不變，我們僅依靠均勻的硼化來穩(wěn)定的功率，由于堆芯上部消毒快ΔI將一直增加，只到某一時刻，堆芯上/下部消毒速率相同開時回頭止。而此時，上/下部堆芯功率差達最大值，即，上/下部裂變產(chǎn)生的I-135差值達最大。在隨后的某一時刻，這一部分I-135衰變成Xe-135達到峰值時，將最終將導致堆芯上/下部Xe毒之差達最大值。從而使ΔI的負偏差達最大。我們可以看到，相同功率下，控制棒棒位越高，則初始時上/下部功率偏差越大，由于正反饋的放大效應，則ΔI正偏差最大值越大，上部更快的解毒使出現(xiàn)該最大值的時刻更早的到來，也使得隨后出現(xiàn)的ΔI負偏差值更大。如果，棒位高到一定程度，則，ΔI出現(xiàn)負偏差時，控制棒D提到堆頂也不能補償上/下部堆芯功率之偏差值，ΔI必將從負方向再次出帶。停堆前：ΔIref=-1.7%，因此，我們是否可以這樣假定：最大Xe毒時（在停堆后7～9小時左右），堆芯上/下部由Xe毒引起的反應性相差1.7%，對應于最大Xe毒<5086pcm。則堆芯上/下部由于Xe毒所引入負反應性最大僅相差5086×1.7%=86.46pcm。Sm毒此時為700pcm左右，對上/下部反應性影響約10pcm。慢化劑溫度系數(shù)的影響：我們估切假設滿功率時堆芯溫度由入口到出口為均勻變化，則，滿功率時上部堆芯平均溫度比下部堆芯平均溫度高約20℃，零功率時堆芯溫度相同。則由滿功率至零功率堆芯上部比下部溫度多降低20℃。則由于溫度變化堆芯上部相對于多釋放的反應性在47.1×20/2=471pcm左右。

因此，只要控制棒在堆芯上部多引入86.46+10+471=567.46pcm負反應性，就足以使堆芯上/下部由Xe毒引起的反應性偏差降為0。此時臨界，控制棒在適當?shù)奈恢蒙蠎軌蚩刂痞的走勢?？紤]另一個極限情況，假如，僅僅只有堆芯在上部消毒，而下部Xe毒不變，當上部Xe毒為0時，控制棒要在上部引入約5086×50%=2543pcm負反應性才能使堆芯上/下部僅由Xe毒引起的負反應性偏差降為0，依靠迭步插棒顯然是不可能實現(xiàn)的。

反應堆啟動恰好是這種情況：

由于臨界前堆芯下部Xe毒較多，且臨界棒位較高，這使的臨界時，堆芯上/下部功率已出現(xiàn)正的偏差；

隨功率的增長，ΔI其實已明顯偏離其相應功率下的參考值，但基于ΔI的定義，在低功率下，即便是堆芯上/下部功率偏差已很大，ΔI的絕對值還是相當小的，而且技術規(guī)范在核功率低于15% Pn時對ΔI沒有要求，因此，在相當長的一段時間內，操縱員并沒有因為ΔI的偏離而采取相應的措施；由于上部堆芯中子通量較高，使得堆芯上部解毒的速度加快，而這更加引起堆芯上/下部功率偏差的加大，形成一個正的反饋效應，雖然在隨后的操作中，為抑制因消毒造成的功率增長而插入了控制棒，延緩了這一進程，但并沒有使其逆轉，終于到某一刻，堆芯上/下部由Xe毒引入的負反應性偏差大于由控制棒D的插入而能夠對堆芯上部引入的負反應性；硼化，可抑制因消毒造成的功率增長，但對堆芯上/下部功率偏差影響不大。此時，即使使D棒在堆芯上部引入最大的負反應性，也不能使上/下部功率偏差減小。這就是為什么，偏正運行一段時間后，D棒無論如何下插也不能使ΔI回到帶內的原因。

二、解決措施和建議

1、在達臨界時，考慮停到堆前ΔIref=-1.7%使堆芯下部積毒較多應盡量取較低的臨界棒位。2、在功率低于15%Pn時，也應考慮ΔI的影響，應采用必要的手段使ΔI盡可能接近相應功率下的ΔI參考值。3、解毒過程中：由于中子通量對消毒影響較大，且一旦ΔI行成正偏差，其正的反饋效應將使偏差進一步加大，并且隨功率的增加而增加，因此，核功率應盡可能保持在較低的平臺上，停留盡量長的時間。4、解毒過程中：ΔI行成正偏差后，應保持控制棒在較低的棒位，通過硼化來抑制功率增長。升功率時，只要ΔI偏差沒有減小，就不應提棒，而應通過硼化/稀釋手段來實現(xiàn)。