物理啟動培訓講義

反應堆物理啟動反應堆啟動可分為：首爐裝載后的啟動更換燃料組件后反應堆的首次啟動運行過程中停堆后的再啟動1.1反應堆物理啟動試驗的基本任務1確保反應堆的首爐裝載或更換燃料組件后反應堆的第一次反應堆安全地、順利地從次臨界狀態(tài)過渡到臨界狀態(tài)，以及逐級地將反應堆功率安全地提升至滿功率狀態(tài)；2在零功率物理試驗階段以及在逐級提升功率過程中的各功率臺階上，通過進行不同的反應性測量驗證堆芯相關(guān)的物理參數(shù)測量值與設計準則的符合性，和用于安全分析假設條件的保守性，并校核理論計算，以掌握堆芯不同裝載的核特性，檢驗反應堆的可控性；3為反應堆的運行提供必要的數(shù)據(jù)，對堆外通量測量儀表系統(tǒng)的性能進行檢測和刻度，以使其在反應堆的功率運行狀態(tài)下能夠提供正確的、有效的監(jiān)控手段，并向控制保護系統(tǒng)提供正確的核測信號。4對功率調(diào)節(jié)棒位和機組輸出電功率做出刻度（電站）。1.2法規(guī)要求《核電廠運行安全規(guī)定》（HAF103）對核電廠調(diào)試提出了必須滿足的最低要求?！逗穗姀S調(diào)試程序》（HAD103/02）對核電廠調(diào)試提出了具體的要求。根據(jù)該法規(guī)，反應堆的主要調(diào)試階段分為三個調(diào)試階段，即預運行試驗階段（也稱A階段），裝料、初始臨界和低功率試驗階段（也稱B階段）和功率試驗階段（也稱C階段）。只有在完成了上一階段的調(diào)試任務后，才能進行下一階段的調(diào)試任務。1.3試驗儀器1.4原理和方法N中子計數(shù)率S為外中子源強N0堆內(nèi)初始的中子計數(shù)率次臨界外推公式：1.5啟動中子源次臨界狀態(tài)的反應堆，不具有足夠的中子密度來形成可測量出的中子計數(shù)率，所以要在反應堆內(nèi)裝入中子源，提高本底的中子計數(shù)率。以提高啟動時的測量準確度和克服測量上的“盲區(qū)”，使可以隨時掌握堆芯的次臨界狀況，保證啟動操作的安全。

中子源類型：（α，n）中子源:Pu-Be、Po-Be、Am-Be自發(fā)裂變中子源：252Cf光中子源：124Sb-Be1.6臨界試驗的安全要求1要有經(jīng)過核安全當局審查批準的調(diào)試啟動物理實驗大綱。要有完善的操作規(guī)程和詳細明確的崗位責任制；2首爐堆芯和換料后堆芯的的物理啟動，監(jiān)測裝置的位置布置要盡量避免接受直接來自中子源的中子，而是主要探測經(jīng)過系統(tǒng)增殖后的中子。并且要有兩套獨立的中子計數(shù)裝置，以便相互校核；3反應堆在臨界操作前，應檢查堆外核測儀表系統(tǒng)的報警和保護整定值的設置是否正確有效；4臨界試驗的外推曲線不能采用凸形曲線，以防止反應堆發(fā)生超臨界事故；5在向臨界過渡的過程中，反應性的添加量遵循1/3~1/2規(guī)律，即反應性的添加量為外推臨界增量的1/3~1/2；6添加正反應性時要特別小心，以避免發(fā)生超臨界事故。7只有當反應堆很接近臨界（如規(guī)定k>0.996）時，才允許由次臨界向臨界過渡；8在逼近臨界的過程中，在任何時間內(nèi)，只允許一種方法來控制反應性的變化，即要么改變硼濃度，要么改變控制棒棒位，不允許兩者同時改變。但如果向堆內(nèi)引入負反應性，則不受此限。即允許插棒和加深硼濃度同時進行；9反應堆的啟動率（SUR）應小于1DPM；。這實際上是控制反應堆的超臨界周期不得短于26s，這也意味著反應堆的功率上升不能太快；10在逼近臨界的過程中，必須避免引起一回路平均溫度變化的任何操作，以避免向反應堆引入反應性；11硼濃度的稀釋，嚴格按照核電廠的技術(shù)規(guī)范進行，包括特殊運行階段的特殊規(guī)定。1.7熱啟動中氙中毒的影響假設反應堆穩(wěn)定運行在額定功率，并且裂變產(chǎn)物的中毒效應已經(jīng)平衡。此時，突然停堆，停堆后的一段時間由于135Xe核子數(shù)的增加而引起毒性的增加，當增加到最大值后，135Xe的核子數(shù)隨停堆時間的繼續(xù)而慢慢減少，因而氙毒引起的反應性將隨時間而慢慢減少。從平衡氙毒到停堆后的最大氙毒的這段時間稱中毒段。從最大氙毒開始稱為消毒段。中國實驗快堆物理啟動試驗2.1首次裝料和臨界試驗

數(shù)量類型型號靈敏度距堆芯中央距離mm物理啟動中子探測器3襯10B正比計數(shù)管KHT54-2(r)1600(h)1050堆內(nèi)中子探測器3襯10B正比計數(shù)管KHT54-20.8計數(shù)/n/cm22265堆外中子探測器源量程4襯10B正比計數(shù)管KHT54-230計數(shù)/n/cm25747中間量程6235U裂變電離室0.8計數(shù)/n/cm26047功率保護66502周期保護67447功率測量2涂10B電離室1.55x10-13A/n/scm27447臨界外推過程中，必須保證有兩套中子計數(shù)裝置正常工作，并采用“最小臨界估計原則”首次裝料和第二次裝料按“三分之一原則”進行,在不存在盲區(qū)的情況下，從第三次裝料開始，按“二分之一原則”進行裝料過程應避免凸形外推曲線，基本上先裝反應性價值大的組件。裝料次序依次為：a)先裝內(nèi)圈，后裝外圈。b)同一圈盡量先裝靠近控制棒的組件，然后按反應性價值從大（靠近中心）到小的原則依次裝組件。當k值接近0.99時，每次外推只允許加一根。k值大于0.997時，方可向超臨界過渡，并根據(jù)計數(shù)率上升周期計算凈堆臨界質(zhì)量。2.2核發(fā)熱點測量在反應性測量和控制棒價值測量過程中，堆內(nèi)介質(zhì)溫度的改變會導致反應性的變化。如果堆內(nèi)介質(zhì)溫變化過大，將直接影響反應性測量的精度。堆內(nèi)介質(zhì)溫度與堆芯功率和流量有關(guān)，在一定流量的條件下，尋找某個特定功率，在此功率以下，堆內(nèi)介質(zhì)溫度對反應性的影響可以忽略不計，這一功率水平稱為核發(fā)熱開始點。試驗方法本試驗通過反應性儀、功率表、周期表和堆芯進出口溫度儀表測量核發(fā)熱開始點。當反應堆到達臨界后，輸入較小的恒定正反應性，使堆功率以穩(wěn)定的周期上升，觀察反應性儀輸出的反應性、堆芯出口溫度和周期表指示變化。當反應性出現(xiàn)下降，功率上升周期變長，堆芯出口溫度升高時，測得的功率水平即為核發(fā)熱開始點。核發(fā)熱開始點功率反應性ρ0t0tdtdt02.3調(diào)節(jié)棒價值測量試驗方法：本試驗采用的測量方法為周期法，用反應性儀進行輔助測量控制臺上的儀表和秒表測量周期周期表根據(jù)功率數(shù)字采樣結(jié)果進行最小二乘法數(shù)據(jù)處理實驗中以周期表測量結(jié)果為準，其他測量結(jié)果作為輔助參考試驗步驟確認初始條件提升安全棒（逐根提升，每次等待一段時間觀察）兩根調(diào)節(jié)棒一根在底，一根提到頂提升補償棒到達臨界提升一步調(diào)節(jié)棒，測量周期測量后下插另一根調(diào)節(jié)棒，使堆臨界，記錄棒位變化繼續(xù)下插調(diào)節(jié)棒到底，停5分鐘后，重新提升至臨界棒位使堆臨界或略微超臨界重復5、6、72.4能譜測量試驗試驗目的：測量CEFR堆內(nèi)擬定位置一組閾探測箔片的反應率，確定CEFR堆內(nèi)的中子能譜以及相應能區(qū)的中子注量率。其試驗結(jié)果可以校核理論計算值并為反應堆運行提供參考數(shù)據(jù)試驗方法：采用閾探測器活化法測量堆內(nèi)中子能譜。需要將裝載有一組包含多種閾探測片的專用試驗組件替換堆內(nèi)待測位置的燃料組件或反射層組件，在某一穩(wěn)定功率下照射數(shù)小時后快速停堆。拔出專用試驗組件并轉(zhuǎn)運至堆外，抽出位于該組件中心的輻照裝置、去鈉、清洗、解體，從輻照裝置的探測器導管內(nèi)抽出探測片支架，取出探測片并依次放入標有序號的樣品保存盤內(nèi)。等待適當時間后，逐個將樣品放在位于高純鍺探頭上方適當距離的樣品托盤內(nèi)，測量