ap1000壓水堆功率控制模式淺析

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1、AP1000壓水堆功率控制模式淺析摘要：反應(yīng)堆功率控制是維持反應(yīng)堆穩(wěn)定的核心控制，該文通過(guò)結(jié)合反應(yīng)堆反應(yīng)性控制的基本原理對(duì)AP1OOO采用的功率控制模式進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，分析了AP1OOO核功率控制關(guān)于功率水平和功率分布的控制方式及約束條件，功率水平控制系統(tǒng)從低功率控制和高功率控制兩個(gè)部分展開(kāi)，功率分布則主要分析其軸向功率的控制信號(hào)及其限制條件。同時(shí)簡(jiǎn)要減少了反應(yīng)堆功率控制模塊中的快速降功率功能。最后將AP1OOO反應(yīng)堆功率控制模式與其他模式進(jìn)行了對(duì)比，在功率水平和功率分布調(diào)節(jié)方面進(jìn)行了比較分析。關(guān)鍵詞：核電站反應(yīng)性反應(yīng)堆功率控制AP1OOO模式中圖分類(lèi)號(hào)：

2、TM44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2015)02(c)-0042-02目前，壓水堆核電廠因其功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、安全易控、技術(shù)成熟、造價(jià)和發(fā)電成本相對(duì)較低等特點(diǎn)，成為目前國(guó)際上最廣泛采用的商用核電堆型。而在我國(guó)，絕大部分商運(yùn)核電以及在建核電也都采用了這種主流堆型。隨著壓水堆的不斷完善和發(fā)展，其反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)也在不斷的優(yōu)化，目的是可以保證一、二回路的溫度、壓力等熱工參數(shù)及堆芯功率分布等參數(shù)能滿(mǎn)足一定的跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷變化的要求，并且能夠避免造成過(guò)大的堆芯功率分布畸變。1反應(yīng)堆功率控制基本原理反應(yīng)堆功率控制中最重要的就是要保持反應(yīng)堆臨界（穩(wěn)定

3、工況），也即中子數(shù)量保持不變。為此，就必須補(bǔ)償在負(fù)荷變化中產(chǎn)生的各種反應(yīng)性效應(yīng)。這些反應(yīng)性效應(yīng)主要有：慢化劑溫度效應(yīng)（水的溫度效應(yīng)）、燃料溫度效應(yīng)（多普勒效應(yīng)）、燃耗、硼溶液的濃度、控制棒束（黑棒和灰棒）。當(dāng)反應(yīng)堆從一個(gè)臨界狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)臨界狀態(tài)時(shí)，這些反應(yīng)性必須滿(mǎn)足：2p=△p多普勒+△p棒+△P碾+△P溫+△P毒=0其中，△P多普勒、△P毒、△P溫為被控量，Ap硼、Ap棒為控制量。如果Sp>0,則功率上升；如果2p3AP1000反應(yīng)堆功率控制模式與其他模式的比較分析壓水堆核電站已經(jīng)發(fā)展了50多年，己實(shí)施的核功率控制方案，可大致歸為四種模式，即A模式，G

4、模式，K模式，AP1000模式。在A模式中，核功率控制手段只用了兩種__硼濃度和黑棒。核功率水平的調(diào)節(jié)是通過(guò)硼酸濃度調(diào)節(jié)和黑體控制棒組位置調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而核功率分布的控制則是通過(guò)調(diào)節(jié)硼酸濃度和限制控制棒的移動(dòng)操作，使熱點(diǎn)因子FQJ低于限值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在G模式中，核功率控制手段有3種，即：硼酸濃度，黑棒或灰棒，可燃毒物棒。其控制方法有了明顯的進(jìn)步，范圍更寬、精度更高。在核功率分布的控制方面，G模式與A模式基本相同，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的控制系統(tǒng)，只是在核功率水平控制過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)硼酸濃度和限制控制棒的移動(dòng)操作（甚至用人工控制的方式）來(lái)保證核功率分布在限定范圍內(nèi)。但在K模式中

5、，功率水平與功率分布通過(guò)兩個(gè)閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng)分別進(jìn)行控制，降低了兩者的耦合作用，進(jìn)一步提升了核電機(jī)組的負(fù)荷跟蹤能力。而硼酸濃度則由開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)按照預(yù)定負(fù)荷跟蹤形式實(shí)現(xiàn)。AP1000模式采用灰棒和黑棒進(jìn)行功率水平調(diào)節(jié)，功率調(diào)節(jié)速率較快，功率分布則由A0棒組來(lái)調(diào)節(jié)。AP1000的控制模式使得本身負(fù)責(zé)的控制系統(tǒng)變?yōu)閹讉€(gè)簡(jiǎn)單的控制回路，很大程度上降低了控制對(duì)象之間的耦合程度，使得反應(yīng)堆自動(dòng)化控制程度更高，有利于數(shù)字化自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，同時(shí)也減少了運(yùn)行操縱員的工作，降低了發(fā)生人因事故的概率。AP1000的功率調(diào)節(jié)主要由控制棒來(lái)完成，而硼酸濃度調(diào)節(jié)主要是用來(lái)補(bǔ)償燃耗

6、以及氙毒引起的一系列長(zhǎng)期的反應(yīng)性變化。4結(jié)語(yǔ)目前，AP1000壓水堆尚無(wú)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，其實(shí)際應(yīng)用情況、發(fā)展形勢(shì)以及最新技術(shù)應(yīng)用都有不確定的因素，盡管AP1000的設(shè)計(jì)允許負(fù)荷跟蹤，仍建議AP1000機(jī)組能夠帶基本負(fù)荷運(yùn)行，少量參與負(fù)荷跟蹤。AP1000的功率控制自動(dòng)化程度較以往模式大幅度提高，同時(shí)對(duì)堆芯設(shè)計(jì)及裝料也提出了更高的要求。隨著技術(shù)的更新和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，運(yùn)行人員也將會(huì)更加從容的應(yīng)對(duì)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。參考文獻(xiàn)[1]張小東，劉琳.AP1000反應(yīng)堆控制系統(tǒng)特點(diǎn)分析[J]?核動(dòng)力工程，2011(4)：62-65.[2]沈如剛.廣東核電機(jī)組設(shè)計(jì)運(yùn)行特

7、性及其運(yùn)行模式[J].中國(guó)電力，1994(1)：29-34.[3]張建民.核反應(yīng)堆控制[M].北京：原子能出版社，2009.