apter反應(yīng)堆物理啟動(dòng)

apter反應(yīng)堆物理啟動(dòng)第1頁(yè)/共69頁(yè)45.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉2⑵內(nèi)容①反應(yīng)堆首次臨界反應(yīng)堆首次臨界試驗(yàn)是在熱態(tài)額定工況下，進(jìn)行首次物理啟動(dòng)，達(dá)到臨界，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。堆芯初始臨界

；源量程和中間量程通道、中間量程和功率量程通道的線性和重疊性測(cè)量

；多普勒發(fā)熱點(diǎn)和零功率物理試驗(yàn)功率水平的確定；反應(yīng)性儀的校正試驗(yàn)。第2頁(yè)/共68頁(yè)第2頁(yè)/共69頁(yè)45.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉3②低功率物理試驗(yàn)低功率物理試驗(yàn)主要是在熱態(tài)，零功率或功率稍高于零功率時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)堆物理試驗(yàn)，所取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用來(lái)為運(yùn)行服務(wù)和校核理論計(jì)算。控制棒價(jià)值測(cè)量；硼價(jià)值測(cè)量；慢化劑溫度系數(shù)測(cè)量；最小停堆深度驗(yàn)證；模擬控制棒“彈棒”事故試驗(yàn)；功率分布測(cè)量試驗(yàn)。第3頁(yè)/共68頁(yè)第3頁(yè)/共69頁(yè)45.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉4③功率試驗(yàn)功率試驗(yàn)是通過(guò)臨界和低功率物理試驗(yàn)，為反應(yīng)堆的安全運(yùn)行提供了必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。反應(yīng)堆逐級(jí)提升功率，在每一功率水平上嚴(yán)格檢查反應(yīng)堆運(yùn)行是否正常，進(jìn)行必要的調(diào)整與試驗(yàn)，分析安全可靠性，校核各項(xiàng)指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求。第4頁(yè)/共68頁(yè)第4頁(yè)/共69頁(yè)45.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉5其具體內(nèi)容包括：功率分布測(cè)量試驗(yàn)；功率系數(shù)測(cè)量；堆內(nèi)外核測(cè)儀表互校試驗(yàn)；控制棒組件落棒試驗(yàn)；中毒曲線測(cè)量；碘坑測(cè)量。第5頁(yè)/共68頁(yè)第5頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉6⑴外中子源的作用在大多數(shù)的反應(yīng)堆中，都安置有外中子源。反應(yīng)堆中采用外中子源的目的：“點(diǎn)火”，提供自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)最初的中子；消除反應(yīng)堆啟動(dòng)時(shí)測(cè)量盲區(qū)。第6頁(yè)/共68頁(yè)第6頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉7⑵幾種外中子源①(α,n)中子源利用放射性同位素發(fā)射出的α粒子，用其轟擊9Be和7Li等元素，即可產(chǎn)生不同能量的中子。反應(yīng)堆啟動(dòng)時(shí)常用的一種中子源便是是210Po-9Be源。其反應(yīng)如下：第7頁(yè)/共68頁(yè)第7頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉8其中，210Po的半衰期為138.376d。當(dāng)反應(yīng)堆運(yùn)行一段時(shí)間后，210Po會(huì)較快的衰變完。210Po-9Be源主要用于反應(yīng)堆的首次啟動(dòng)中，稱(chēng)其為初級(jí)中子源。第8頁(yè)/共68頁(yè)第8頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉9②(γ,n)中子源Ⅰ.123Sb-9Be源為了解決反應(yīng)堆后續(xù)運(yùn)行以及再次啟動(dòng)的問(wèn)題，需要在反應(yīng)堆中設(shè)置次級(jí)中子源。在反應(yīng)堆中常用的次級(jí)中子源一般為(γ,n)中子源。以秦山一期為例：第9頁(yè)/共68頁(yè)第9頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉10次級(jí)源在反應(yīng)堆運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)中子輻照被充分活化，從而可替代初級(jí)中子源的作用。其在反應(yīng)堆運(yùn)行后，很快便能滿足反應(yīng)堆啟動(dòng)安全監(jiān)督的要求。這種源在反應(yīng)堆停堆后也會(huì)衰減，但是在反應(yīng)堆啟動(dòng)后，強(qiáng)度又很快恢復(fù)。第10頁(yè)/共68頁(yè)第10頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉11Ⅱ.2H源在壓水堆中，含有大量的水。其中含有數(shù)目可觀的2H。其在γ光子的輻照下，會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)：這也是一種(γ,n)中子源。第11頁(yè)/共68頁(yè)第11頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉12③自發(fā)裂變中子源對(duì)于重核，其不僅在外部粒子的轟擊下可能發(fā)生誘發(fā)裂變，還有可能在沒(méi)有任何外界因素的影響下發(fā)生自發(fā)裂變。作為外中子源，其應(yīng)當(dāng)能夠向外界提供一定強(qiáng)度的中子束，因此對(duì)于適合做自發(fā)裂變中子源的重核，其應(yīng)當(dāng)具有較大的衰變常量λ或較小的自發(fā)裂變半衰期T1/2。第12頁(yè)/共68頁(yè)第12頁(yè)/共69頁(yè)46.反應(yīng)堆內(nèi)的外中子源2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉13對(duì)于大多數(shù)重核，其自發(fā)裂變半衰期都較長(zhǎng)，其自發(fā)裂變幾率都很低，不適宜做自發(fā)裂變中子源。目前使用的自發(fā)裂變中子源只有252Cf。252Cf的自發(fā)裂變的半衰期為85.5a，α衰變的半衰期為2.7a，有效半衰期為2.65a。252Cf主要用于反應(yīng)堆的首次啟動(dòng)，即主要作為初級(jí)中子源。第13頁(yè)/共68頁(yè)第13頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉14⑴反應(yīng)堆的動(dòng)力學(xué)方程①有外源時(shí)的穩(wěn)態(tài)解當(dāng)反應(yīng)堆含有外源時(shí)，體系的點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程可寫(xiě)為：第14頁(yè)/共68頁(yè)第14頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉15或者可寫(xiě)為：【問(wèn)題】

在有外源的情況下，反應(yīng)堆是否能夠達(dá)到臨界？即：對(duì)于上述的方程組，其是否存在定態(tài)解？第15頁(yè)/共68頁(yè)第15頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉16對(duì)于定態(tài)解，便意味著n(t)和Ci(t)都是不隨時(shí)間變化的，因此有：第16頁(yè)/共68頁(yè)第16頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉17而可得：從而可得穩(wěn)態(tài)時(shí)堆芯的中子數(shù)密度和緩發(fā)中子先驅(qū)核濃度為：第17頁(yè)/共68頁(yè)第17頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉18②解的分析Ⅰ.穩(wěn)態(tài)解所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)從上面的公式可以看出，顯然從物理上要求：這意味著此時(shí)ρ<0。第18頁(yè)/共68頁(yè)第18頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉19對(duì)于此時(shí)的中子數(shù)密度n，還可將其改寫(xiě)為其它形式。由于：從而中子數(shù)密度n的表達(dá)式還可寫(xiě)為：第19頁(yè)/共68頁(yè)第19頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉20Ⅱ.穩(wěn)態(tài)解與臨界那么反應(yīng)堆能否在有外中子源的情況下達(dá)到臨界呢（即ρ=0后者Keff=1）？根據(jù)點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程有：第20頁(yè)/共68頁(yè)第20頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉21如果反應(yīng)堆達(dá)到臨界，即：ρ=0。那么此時(shí)有：當(dāng)反應(yīng)堆達(dá)到臨界時(shí)，顯然還要求：第21頁(yè)/共68頁(yè)第21頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉22但是由于q0≠0，因此

和

必然不能同時(shí)為0。由此可見(jiàn)，當(dāng)堆芯內(nèi)含有外中子源時(shí)，達(dá)到臨界的反應(yīng)堆并不穩(wěn)定。第22頁(yè)/共68頁(yè)第22頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉23如果此時(shí)裂變中子通量的水平很低，那么可以忽略緩發(fā)中子的影響，即認(rèn)為：從而有：其中n0是t=0時(shí)刻的中子數(shù)密度。第23頁(yè)/共68頁(yè)第23頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉24可見(jiàn)當(dāng)外源的影響不能忽略（裂變中子的通量水平較低）時(shí)，堆芯內(nèi)的中子數(shù)密度是按照時(shí)間線性增加的。因此對(duì)于含有外中子源的反應(yīng)堆，其是不可能在臨界下達(dá)到穩(wěn)定，實(shí)際當(dāng)中的反應(yīng)堆都是工作在次臨界態(tài)下的。第24頁(yè)/共68頁(yè)第24頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉25⑵達(dá)到平衡的物理過(guò)程假設(shè)反應(yīng)堆臨界前堆芯的有效增殖系數(shù)為Keff，顯然，Keff<1。假設(shè)有一個(gè)中子源，其在每代過(guò)程中都能放出S0個(gè)中子，那么有：第0代末時(shí)的中子數(shù)N0：

第1代末時(shí)的中子數(shù)N1：

；第2代末時(shí)的中子數(shù)N2：

；第3代末時(shí)的中子數(shù)N3：

；……第25頁(yè)/共68頁(yè)第25頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉26從而到第m代末時(shí)的中子數(shù)Nm為：從而有：第26頁(yè)/共68頁(yè)第26頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉27由于每一代的時(shí)間間隔很短，從而在宏觀上較短的時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為反應(yīng)堆內(nèi)的中子已經(jīng)經(jīng)過(guò)了足夠多（無(wú)限多）代的增殖.從而此時(shí)的中子數(shù)N為：第27頁(yè)/共68頁(yè)第27頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉28將次臨界公式和前面通過(guò)點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程得到的結(jié)果進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，二者在形式上是一致的：第28頁(yè)/共68頁(yè)第28頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉29如果定義次臨界系數(shù)M為：那么上式可改寫(xiě)為：上式也稱(chēng)為次臨界公式。第29頁(yè)/共68頁(yè)第29頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉30⑶外推法①外推公式將次臨界公式改寫(xiě)為以下形式：上式也稱(chēng)為外推公式。第30頁(yè)/共68頁(yè)第30頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉31第31頁(yè)/共68頁(yè)第31頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉32根據(jù)外推公式的性質(zhì)，只要我們隨意的給出兩點(diǎn)的坐標(biāo)，那么馬上便可確定整條直線。將這條直線延長(zhǎng)，使其和橫軸相交，此時(shí)有：即交點(diǎn)即為臨界點(diǎn)。第32頁(yè)/共68頁(yè)第32頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉33這個(gè)性質(zhì)在反應(yīng)堆的啟動(dòng)當(dāng)中有這重要的作用，可利用其來(lái)預(yù)測(cè)堆芯的臨界點(diǎn)的物理量取值。在反應(yīng)堆的啟動(dòng)中，所測(cè)量的并不是堆芯中子的計(jì)數(shù)率，而是堆芯泄漏到堆外的一部分中子對(duì)堆外核儀表所貢獻(xiàn)的計(jì)數(shù)率?？梢哉J(rèn)為其與堆芯的中子數(shù)密度是成正比的。第33頁(yè)/共68頁(yè)第33頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉34②外推法的實(shí)際應(yīng)用某些物理量與反應(yīng)堆的反應(yīng)性-ρ或(1-Keff)是成線性關(guān)系的，比如控制棒的位置、硼濃度、堆芯注入水的體積等。可以這些物理量作為橫坐標(biāo)，此時(shí)曲線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)便為堆芯臨界時(shí)所對(duì)應(yīng)的該物理量的值。第34頁(yè)/共68頁(yè)第34頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉35第35頁(yè)/共68頁(yè)第35頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉36第36頁(yè)/共68頁(yè)第36頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉37第37頁(yè)/共68頁(yè)第37頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉38③外推法在實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題Ⅰ.近似直線在前面的討論中，假設(shè)了用于外推的物理量與反應(yīng)堆的反應(yīng)性-ρ或(1-Keff)是成線性關(guān)系的。實(shí)際中無(wú)論是控制棒的位置、還是硼濃度、注入水體積，其與-ρ或(1-Keff)都只在一定范圍內(nèi)成線性比例。因此在實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)其進(jìn)行修正（例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)確定具體曲線）。第38頁(yè)/共68頁(yè)第38頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉39Ⅱ.保守性原則實(shí)際當(dāng)中，可能有多個(gè)探測(cè)儀器，其結(jié)果可能并不一致?！締?wèn)題】

在這些測(cè)量曲線中，究竟選擇那條曲線呢？第39頁(yè)/共68頁(yè)第39頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉40ABCⅠⅡ第40頁(yè)/共68頁(yè)第40頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉41顯然，此時(shí)對(duì)于同一個(gè)Keff,0值，三個(gè)探測(cè)器共有三個(gè)計(jì)數(shù)值：NA、NB和NC：即對(duì)于同一個(gè)有效增殖系數(shù)：探測(cè)器A的中子計(jì)數(shù)最??；探測(cè)器B的計(jì)數(shù)值次之；探測(cè)器C的計(jì)數(shù)最大。第41頁(yè)/共68頁(yè)第41頁(yè)/共69頁(yè)47.有外中子源時(shí)的啟動(dòng)物理過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉42也就是說(shuō)，對(duì)于相同的狀態(tài)：探測(cè)器A認(rèn)為此時(shí)堆芯內(nèi)的中子通量水平較低；探測(cè)器C則認(rèn)為此時(shí)堆芯內(nèi)的中子通量水平已經(jīng)很高了；探測(cè)器B處于二者之間。根據(jù)保守的原則，通常采用探測(cè)器C的讀數(shù)。第42頁(yè)/共68頁(yè)第42頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉43⑴反應(yīng)堆啟動(dòng)原理①過(guò)渡狀態(tài)反應(yīng)堆由次臨界向臨界過(guò)渡，都是在熱態(tài)下（堆芯溫度為280℃），通過(guò)逐步減少堆內(nèi)的控制毒物，向堆內(nèi)引入正反應(yīng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！締?wèn)題】

為什么選擇在熱態(tài)下啟動(dòng)反應(yīng)堆？第43頁(yè)/共68頁(yè)第43頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉44②具體措施反應(yīng)堆啟動(dòng)時(shí)，往堆芯引入正反應(yīng)性的具體的措施包括兩方面：按最佳提棒程序，依次提升停堆棒組、調(diào)節(jié)棒組；堆芯注水，降低硼濃度。第44頁(yè)/共68頁(yè)第44頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉45③外推臨界法在臨界過(guò)程中，一般規(guī)定反應(yīng)性添加量為當(dāng)時(shí)最大添加量的1/3～1/2；某一時(shí)刻的最大添加量為該時(shí)刻的反應(yīng)性與臨界反應(yīng)性的差值；落實(shí)到具體措施上，便要求控制棒提升速度和堆芯注水速率不得大于各自限值；重復(fù)往反應(yīng)堆內(nèi)引入正的反應(yīng)性，可使反應(yīng)堆逐步的趨近臨界狀態(tài)。第45頁(yè)/共68頁(yè)第45頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉46④臨界基本過(guò)程不斷引入小的正反應(yīng)性，使反應(yīng)堆趨于臨界；當(dāng)反應(yīng)堆很接近臨界時(shí)（此時(shí)要求keff的值比較大），可一次性引入較大正反應(yīng)性，使得反應(yīng)堆達(dá)到超臨界，使中子計(jì)數(shù)上升；當(dāng)中子計(jì)數(shù)達(dá)到試驗(yàn)規(guī)定要求時(shí)，再向堆芯內(nèi)引入負(fù)反應(yīng)性，使反應(yīng)堆達(dá)到臨界，從而完成反應(yīng)堆的首次臨界。第46頁(yè)/共68頁(yè)第46頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉47⑵有外源時(shí)啟動(dòng)的特點(diǎn)對(duì)于不同的反應(yīng)性ρ，就有一個(gè)相應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)

；逐步引入正反應(yīng)性，使得反應(yīng)堆逐步逼近臨界；當(dāng)反應(yīng)堆達(dá)到臨界時(shí)，如果堆芯此時(shí)裂變中子的水平較低，外中子源的強(qiáng)度不能忽略不計(jì)的時(shí)候，中子水平將線性上漲；如果臨界時(shí)堆芯的裂變中子水平較高，堆芯內(nèi)的中子數(shù)將保持在恒定的水平上。

第47頁(yè)/共68頁(yè)第47頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉48第48頁(yè)/共68頁(yè)第48頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉49并且我們還可以看到：反應(yīng)堆即可在較低的中子水平下臨界，也可在較高的中子水平下臨界；堆芯的功率水平則是和中子水平直接相關(guān)的；這和我們前面計(jì)算反應(yīng)堆臨界問(wèn)題時(shí)得到的結(jié)論——“反應(yīng)堆可以在任何功率水平下達(dá)到臨界”——是相符合的。第49頁(yè)/共68頁(yè)第49頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉50⑶無(wú)外源時(shí)啟動(dòng)的特點(diǎn)逐步引入小的正反應(yīng)性，使得反應(yīng)堆逐步逼近臨界；當(dāng)反應(yīng)堆接近臨界時(shí)，不再尋找臨界點(diǎn)，而是越過(guò)臨界點(diǎn)，達(dá)到超臨界；在超臨界下，使堆芯功率水平增長(zhǎng)；直至功率水平增長(zhǎng)至可監(jiān)測(cè)最低功率水平時(shí)，向堆芯內(nèi)引入負(fù)反應(yīng)性，是反應(yīng)堆達(dá)到臨界狀態(tài)；由于此時(shí)沒(méi)有外中子源，每步引入的正反應(yīng)性更小。第50頁(yè)/共68頁(yè)第50頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉51第51頁(yè)/共68頁(yè)第51頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉52⑷有外源和無(wú)外源的區(qū)別①臨界點(diǎn)的尋找；當(dāng)堆芯有外中子源時(shí)，需要尋找確切的初始臨界點(diǎn)；而在無(wú)外中子源時(shí)，則是通過(guò)連續(xù)的引入小的正反應(yīng)性，使反應(yīng)堆越過(guò)初始臨界點(diǎn)（此時(shí)不再尋找初始臨界點(diǎn)）。通過(guò)反應(yīng)性儀和反應(yīng)堆周期測(cè)量?jī)x表來(lái)判斷反應(yīng)堆是否已經(jīng)越過(guò)的臨界點(diǎn)；當(dāng)反應(yīng)堆越過(guò)初始臨界點(diǎn)后，觀察堆芯功率的增長(zhǎng)過(guò)程，直到功率增長(zhǎng)至最低可監(jiān)測(cè)功率水平后，通過(guò)引入負(fù)反應(yīng)性（如插入控制棒）使得反應(yīng)堆達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。第52頁(yè)/共68頁(yè)第52頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉53②監(jiān)測(cè)手段；當(dāng)有外中子源時(shí)，臨界過(guò)程中主要的監(jiān)測(cè)手段是外推計(jì)數(shù)法；對(duì)于沒(méi)有外中子源的情況，當(dāng)反應(yīng)堆由次臨界向超臨界過(guò)渡時(shí)，反應(yīng)性儀和反應(yīng)堆周期測(cè)量?jī)x表是主要的監(jiān)測(cè)手段，外推計(jì)數(shù)法只是一種輔助監(jiān)測(cè)手段。第53頁(yè)/共68頁(yè)第53頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉54③探測(cè)盲區(qū)；在有外中子源的情況下，堆芯的中子水平可以較早的進(jìn)入堆外探測(cè)器的中子探測(cè)區(qū)域，中子探測(cè)器的盲區(qū)較?。粚?duì)于沒(méi)有外中子源的情況，此時(shí)堆芯自發(fā)裂變?cè)吹膹?qiáng)度很小，能夠泄漏到堆外的中子數(shù)也很少，此時(shí)中子探測(cè)器的盲區(qū)較大。需要采用靈敏度更高的儀表系統(tǒng)；可考慮高泄漏裝料方案。第54頁(yè)/共68頁(yè)第54頁(yè)/共69頁(yè)48.反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的過(guò)程2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉55第55頁(yè)/共68頁(yè)第55頁(yè)/共69頁(yè)49.田灣核電站首次物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉56⑴臨界準(zhǔn)備堆芯燃料組件采用高泄漏的布置方式；為了在臨界過(guò)程中使核測(cè)儀表有盡量高的計(jì)數(shù)率；將富集度高的燃料組件布置在堆芯外圍，使得中子的泄漏率增加。采用了更為靈敏的堆外核測(cè)儀表；第56頁(yè)/共68頁(yè)第56頁(yè)/共69頁(yè)49.田灣核電站首次物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉57設(shè)置啟動(dòng)區(qū)間。如果理論計(jì)算得到的臨界硼濃度為CCR計(jì)算：?jiǎn)?dòng)區(qū)間的硼濃度的變化范圍為

[CCR計(jì)算+1,CCR計(jì)算]；如果CB>CCR計(jì)算+1，表明體系的次臨界度還較大，還未進(jìn)入啟動(dòng)區(qū)間；如果CCR計(jì)算<CB<CCR計(jì)算+1，表明體系已進(jìn)入啟動(dòng)區(qū)間，接近了臨界狀態(tài)。第57頁(yè)/共68頁(yè)第57頁(yè)/共69頁(yè)49.田灣核電站首次物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉58⑵臨界過(guò)程實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前堆芯首次臨界度約為-20βeff，此時(shí)硼酸濃度約為16gH3BO3/KgH2O；10號(hào)控制棒（調(diào)節(jié)棒組）提升到約60％的堆芯高度，其余控制棒均提升至堆頂；啟動(dòng)時(shí)，向堆芯內(nèi)以恒定的速率注入純水來(lái)添加正反應(yīng)性（稀釋硼濃度）；在還沒(méi)有進(jìn)入啟動(dòng)區(qū)間時(shí)，體系次臨界度較大；可啟動(dòng)兩臺(tái)低容量KBA泵，以不大于20m3/h的流量率向反應(yīng)堆注入清水；在進(jìn)入啟動(dòng)區(qū)間后，體系已接近臨界；只啟動(dòng)一臺(tái)低容量KBA泵，從而保證流量率不大于10m3/h。第58頁(yè)/共68頁(yè)第58頁(yè)/共69頁(yè)49.田灣核電站首次物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉59在補(bǔ)水過(guò)程中，在規(guī)定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)除連續(xù)用硼表監(jiān)測(cè)硼酸濃度外，還要按規(guī)定的時(shí)間間隔用人工分析的方法監(jiān)測(cè)硼濃度；重復(fù)上面的步驟3，直到反應(yīng)堆的功率水平達(dá)到最小可監(jiān)測(cè)功率水平（此時(shí)功率水平約為5×10-2%FP），此時(shí)通過(guò)插入控制棒，使反應(yīng)堆處于臨界狀態(tài)。第59頁(yè)/共68頁(yè)第59頁(yè)/共69頁(yè)49.田灣核電站首次物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉60⑶臨界中的要求正反應(yīng)性的添加速率可為0.5×10-4~2×10-2βeff/min，現(xiàn)在設(shè)定為1×10-2βeff/min；超臨界的范圍為：0~+0.2βeff；限制通過(guò)各個(gè)狀態(tài)的速率；通過(guò)-0.3βeff~+0.2βeff需要50分鐘；通過(guò)+0.2βeff需要20分鐘。第60頁(yè)/共68頁(yè)第60頁(yè)/共69頁(yè)49.田灣核電站首次物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉61限制超臨界態(tài)的反應(yīng)堆周期：在達(dá)到超臨界狀態(tài)后，中子密度變化3個(gè)數(shù)量級(jí)后，硼濃度達(dá)到均勻時(shí)，反應(yīng)堆的增長(zhǎng)周期約為50～60s；在物理啟動(dòng)過(guò)程中，必要的控制保護(hù)系統(tǒng)都必須處于正常的工作狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)急保護(hù)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，控制保護(hù)系統(tǒng)能使反應(yīng)堆進(jìn)入次臨界狀態(tài)；在控制保護(hù)系統(tǒng)故障的情況下，嚴(yán)禁啟動(dòng)反應(yīng)堆；功率保護(hù)設(shè)定值為：10-3~10-4%FP；第61頁(yè)/共68頁(yè)第61頁(yè)/共69頁(yè)49.田灣核電站首次物理啟動(dòng)試驗(yàn)2023/3/17哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李偉