摘 要：文章介紹了反應(yīng)堆軸向功率偏差ΔI的定義以及相關(guān)的物理概念、影響因素。反應(yīng)堆軸向功率偏差的運(yùn)行控制有其自身的特點(diǎn)和難點(diǎn)，特別是在反應(yīng)堆循環(huán)壽期末，Δ I的控制更加困難。本文結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況分享Δ I控制經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：Δ I控制；控制棒；硼濃度；氙毒

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.243

1 軸向功率偏差Δ I

Δ I 的控制是一個(gè)難點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)重點(diǎn)，是每一位主控操縱員必須掌握的操作技能。良好的控制Δ I才能使堆芯在整個(gè)壽期內(nèi)按既定的燃料管理方案合理、均衡、充分的燃燒，從而保證最大的經(jīng)濟(jì)性，保證機(jī)組安全可靠的連續(xù)運(yùn)行。

Δ I的定義如下：假如PH代表堆芯上部核功率，PB代表堆芯下部功率，Pn代表堆芯的額定功率，則軸向功率偏差ΔI可表示為：

由此可見，軸向功率偏差ΔI的變化與堆芯軸向功率分布有關(guān)：

Δ I >0，表示堆芯上半部核功率PH大于堆芯下半部核功率PB；Δ I <0 時(shí)正好相反。

2 Δ I的影響因素

Δ I主要受一下幾個(gè)因素影響：

控制棒棒位：功率變化期間對(duì)Δ I的影響取決于棒位變化，提棒使ΔI趨正，插棒使Δ I趨負(fù)。但控制棒插入過深則會(huì)起到反作用。 硼濃度：通過硼化或稀釋使得堆芯上、下部引入的反應(yīng)性不平衡，但影響極小。功率虧損：主要通過慢化劑溫度效應(yīng)來影響軸向功率分布。 毒物：堆芯內(nèi)主要的中子毒物是氙和釤，而氙毒在升降功率過程中對(duì)軸向功率分布影響較大。

3 降功率過程中Δ I的控制體會(huì)

機(jī)組狀態(tài)：電功率1068MWe，RPN核功率約98%Pn，堆芯熱功率大表2840MW，R棒221/220步，R棒調(diào)節(jié)帶為197-220步，G棒在堆頂，堆芯為氙平衡狀態(tài)，一回路硼濃度73ppm，Δ I約為+1.7%，在1線與預(yù)警線之間，上部功率略大于下部功率。

降功率過程Δ I和氙振蕩過程描述：降功率過程中，G棒隨功率的下降而下插，而此時(shí)R棒維持不動(dòng)，而此時(shí)操作員也需要進(jìn)行干預(yù)，當(dāng)功率下降980MW，G棒下插至197步時(shí)，考慮到R棒棒位太高，不利于降至目標(biāo)負(fù)荷后漲毒期間的調(diào)節(jié)，以及G棒下插太深，趕棒的時(shí)間太長(zhǎng)。開始根據(jù)功率的變化調(diào)節(jié)1RGL007KU，保持G棒不動(dòng)，讓R棒緩慢下插，Δ I一值向左走，向左最多到達(dá)-5%左右。到達(dá)目標(biāo)值920MW后，R棒穩(wěn)定在210步，之后氙毒效果開始顯現(xiàn)，根據(jù)一二回路的溫度偏差開始調(diào)節(jié)1RGL007KU，使G棒上提來抵消漲毒，隨著G棒上提，Δ I開始向右移動(dòng)，一個(gè)半小時(shí)之后，G棒到達(dá)堆頂，在此過程中未進(jìn)行硼化稀釋操作，Δ I波動(dòng)較小，R棒棒位也比較理想。

由于在壽期末升降功率過程中，控制棒的快速動(dòng)作很容易引發(fā)氙震蕩，在發(fā)現(xiàn)氙震蕩后，當(dāng)Δ I向右移動(dòng)至+3%時(shí)，開始進(jìn)行稀釋操作，分三次共稀釋6t，Δ I開始向左震蕩。而此時(shí)還在漲毒，R棒繼續(xù)下插，由于R棒棒位在210步，在到達(dá)氙峰時(shí)可保證R棒仍處于調(diào)節(jié)帶內(nèi)。而在之后的消毒階段，進(jìn)行適量的硼化可使R棒在調(diào)節(jié)帶內(nèi)。雖然發(fā)生了氙震蕩，但振幅較小，通過硼化和稀釋就可以控制氙震蕩，干預(yù)也相對(duì)容易。

福清核電G模式運(yùn)行，其特點(diǎn)是： R棒和G棒連同硼濃度的調(diào)節(jié)共同構(gòu)成對(duì)反應(yīng)性的協(xié)同控制，既高了電站負(fù)荷跟蹤能力，也易于控制軸向功率不超過限值。于是在降功率時(shí)我們有兩種方法可選：

方案1：硼化降功率，在降功率之前先根據(jù)核設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算硼化量和硼化速率，少量多次根據(jù)溫度偏差進(jìn)行硼化。這種方法是實(shí)際機(jī)組上較為常用的一種方法，如果控制的足夠好，可以使Δ I沿平行于Δ I ref1線（福清核電Δ I控制要求）的軌跡向下移動(dòng)，達(dá)到良好的控制效果。

但是當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)負(fù)荷后，在壽期末硼濃度如此低的情況下，需要大量的稀釋來補(bǔ)償漲毒的效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。而且在壽期末稀釋的效果不是特別明顯，加之若R棒初始棒位已較高，在漲毒期間極可能導(dǎo)致R提至堆頂，R棒失去調(diào)節(jié)功能，為應(yīng)對(duì)此情況，需根據(jù)情況提前稀釋。

方案2：G棒跟隨降功率，降功率過程中Δ I會(huì)一直向左移動(dòng)，若降功率數(shù)值較?。?00MW以內(nèi)）Δ I也是偏安全。另外在到達(dá)目標(biāo)負(fù)荷后，漲毒階段我們可以通過調(diào)1RGL007KU使G棒上提來補(bǔ)償，此時(shí)Δ I會(huì)向右移動(dòng)。若只在此功率平臺(tái)短暫停留后需再次升至滿功率（如主變、高抗等復(fù)役等過程），使用此方法可以大大減少稀釋了，減少核電廠放射性廢水的排放量。但此種方法Δ I左右移動(dòng)的幅度較大，對(duì)功率分布影響加大，且易引起氙振蕩。

4 小結(jié)

（1）降功率會(huì)使上部功率相對(duì)增加，Δ I向右；降功率過程中G棒下插、R棒下插使Δ I向左；因此在降功率過程中盡量使這兩種效應(yīng)相互抵消，減少Δ I大幅波動(dòng)；

（2）由于在壽期末功率變化和棒位變化極易引發(fā)氙震蕩，而R棒是抑制氙震蕩最重要的手段，因此R棒的棒位一定要在調(diào)節(jié)帶中間偏下，這樣R棒有足夠的裕量可以通過上提或者下插來抑制氙震蕩。

（3）在壽期末，降功率速率較大會(huì)導(dǎo)致Δ I控制困難，同時(shí)R棒動(dòng)作也會(huì)較為劇烈，對(duì)控制和反應(yīng)堆安全都不利，壽期末負(fù)荷變化應(yīng)盡量慢，盡量以電網(wǎng)能接受的最低速率降功率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳自強(qiáng)，陳成.壓水堆核電廠壽期末堆芯軸向功率偏差控制[J].核科學(xué)與工程，2012（A01）：63-70.

[2]鄭福裕.壓水堆核電廠運(yùn)行物理[M].北京：原子能出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：段超（1986-），男，云南楚雄人，主控室操縱員。