核反應(yīng)堆啟動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)

核反應(yīng)堆啟動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)/共24頁(yè)一，反應(yīng)堆物理啟動(dòng)試驗(yàn)?zāi)康?，確保反應(yīng)堆安全達(dá)到臨界，直到滿功率發(fā)電；2，校核物理設(shè)計(jì)的正確性；3，驗(yàn)證裝料過(guò)程的正確性；4，為核電廠運(yùn)行提供數(shù)據(jù)；5，驗(yàn)證核電廠的安全性；6，為后續(xù)核電廠的物理設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，以改進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，設(shè)計(jì)更先進(jìn)的堆性。第2頁(yè)/共24頁(yè)二，啟動(dòng)物理試驗(yàn)主要項(xiàng)目：1，臨界試驗(yàn)2，控制棒刻度3，硼濃度價(jià)值測(cè)量4，慢化劑溫度系數(shù)測(cè)量試驗(yàn)5，反應(yīng)堆芯功率對(duì)稱性測(cè)量6，中子通量分布測(cè)量7，模擬卡棒試驗(yàn)（最小停堆深度的硼濃度測(cè)量）8，模擬彈棒試驗(yàn)9，碘坑啟動(dòng)試驗(yàn)10，氙震蕩試驗(yàn)。第3頁(yè)/共24頁(yè)1，反應(yīng)堆臨界試驗(yàn)?zāi)康模捍_定反應(yīng)堆臨界硼濃度、臨界棒位與物理設(shè)計(jì)計(jì)算值的一致性；驗(yàn)證裝料過(guò)程的正確性。內(nèi)容：外推臨界試驗(yàn)。方法：外推法使得反應(yīng)堆超臨界，內(nèi)插法得到臨界點(diǎn)。第4頁(yè)/共24頁(yè)物理啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)需要的主要設(shè)備、用具1，核電廠所有系統(tǒng)、設(shè)備都必須在正常、可用狀態(tài)（控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、安全保護(hù)系統(tǒng)（如：周期保護(hù)裝置（二套可用）功率保護(hù)裝置（二套可用）等）；2，兩套高靈敏中子探測(cè)器、計(jì)數(shù)音響裝置和計(jì)數(shù)率表可用；（啟動(dòng)前中子計(jì)數(shù)率≧0.5計(jì)數(shù)/s）;3，ρ－T曲線或表；4，反應(yīng)性測(cè)量?jī)x（兩臺(tái)）；5，秒表、倒數(shù)尺、方格紙、其他文具用品等；6，反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能正常工作，電廠各個(gè)系統(tǒng)處于可用。第5頁(yè)/共24頁(yè)臨界試驗(yàn)時(shí)的基本步驟1，提安全棒；（外推臨界）2，提功率棒；（外推臨界外推臨界）3，加水稀釋硼濃度外推臨界，此時(shí)可用三種不同的添加反應(yīng)性的方法外推，硼濃度、加水量、加水時(shí)間（稀釋到根據(jù)計(jì)算的臨界硼濃度大致到1200ppm）,（加水速度有核安全要求，不能太快（減硼速率≦200～250ppm/h）引入的反應(yīng)性速率≦0.00001/s）4,提調(diào)節(jié)棒外推臨界；（如到臨界計(jì)算高度未臨界，則下棒，稀釋硼濃度，再用硼濃度外推臨界大致每次稀釋20-30ppm）5，再提調(diào)節(jié)棒外推臨界（外推臨界）。第6頁(yè)/共24頁(yè)反應(yīng)堆臨界試驗(yàn)注意點(diǎn)：首先必須把安全棒提到頂；可用提棒、硼濃度、加清水?dāng)?shù)量、（加水時(shí)間)等分別外推，但是，每次只能用一種方法添加反應(yīng)性；至少保證要有二套探測(cè)器能正常工作；探測(cè)器要盡可能對(duì)稱放置；如有本底計(jì)數(shù)應(yīng)扣除；外推要有二個(gè)人以上的人獨(dú)立進(jìn)行；第7頁(yè)/共24頁(yè)注意比例尺的更換；用提棒外時(shí)應(yīng)注意控制棒的微分效率的變化；AP-1000堆芯布置圖.doc每次添加反應(yīng)性的數(shù)量（硼濃度稀釋的速度和量）要有規(guī)定，（如：不超過(guò)外推最小數(shù)值的三分之一）；添加反應(yīng)性向超臨界過(guò)渡時(shí)反應(yīng)堆的有效倍增系數(shù)應(yīng)在Ke≧0.998時(shí)進(jìn)行，（計(jì)數(shù)率應(yīng)翻了5翻以上兩套計(jì)數(shù)外推值相差不超過(guò)0.0002）添加的反應(yīng)性估計(jì)值不大于0.002；達(dá)到超臨界后，測(cè)量周期后回插到臨界，確定準(zhǔn)確的臨界點(diǎn)。第8頁(yè)/共24頁(yè)臨界后需要進(jìn)行的試驗(yàn)三種（功率范圍）探測(cè)器的線性度和銜接測(cè)量；源量程：BF3正比計(jì)數(shù)管或裂變電離室中間量程：γ補(bǔ)償電離室功率量程：長(zhǎng)中子電離室通過(guò)對(duì)多普勒效應(yīng)現(xiàn)象測(cè)量，選擇確定物理試驗(yàn)的通量水平，應(yīng)在出現(xiàn)多普勒效應(yīng)的起始點(diǎn)以下一個(gè)數(shù)量級(jí)到二個(gè)數(shù)量級(jí)之間作為物理試驗(yàn)的范圍（控制棒刻度、硼濃度價(jià)值測(cè)量等）。（有兩個(gè)目的）第9頁(yè)/共24頁(yè)2，控制棒刻度試驗(yàn)?zāi)康模捍_定每組控制棒的效率（微分效率和積分效率）；驗(yàn)證計(jì)算的正確性；確定自動(dòng)調(diào)節(jié)棒的線性段。內(nèi)容：控制棒微分效率和積分效率的測(cè)量。測(cè)量方法：反應(yīng)性儀法（數(shù)字法或模擬機(jī)法）、周期法（反應(yīng)堆臨界以后），簡(jiǎn)單介紹次臨界下測(cè)量反應(yīng)性的方法（脈沖中子法、Po法、Pcc法；后備反應(yīng)性測(cè)量）。第10頁(yè)/共24頁(yè)達(dá)到臨界后首先要在刻度控制棒前刻度反應(yīng)性儀，刻度方法用提調(diào)節(jié)棒測(cè)量周期，同時(shí)用反應(yīng)性儀測(cè)量反應(yīng)性，用測(cè)量的周期查表得到的反應(yīng)性與反應(yīng)性儀測(cè)量的反應(yīng)性進(jìn)行比較，應(yīng)在±4﹪內(nèi)符合，如超過(guò)此值，應(yīng)調(diào)節(jié)反應(yīng)性儀，直到滿足為止。用稀釋硼濃度，刻度調(diào)節(jié)棒的反應(yīng)性；再用調(diào)節(jié)棒刻度其他控制棒的反應(yīng)性（用逐一置換的方法）。第11頁(yè)/共24頁(yè)3，硼濃度價(jià)值測(cè)量試驗(yàn)?zāi)康模捍_定單位硼濃度的反應(yīng)性當(dāng)量，為運(yùn)行過(guò)程中稀釋硼濃度提供依據(jù)。測(cè)量方法：溫度不變的情況下，用已經(jīng)刻度的控制棒效率來(lái)度量硼濃度的變化所引起的反應(yīng)性變化。只要知道了這一段控制棒的反應(yīng)性價(jià)值就可計(jì)算硼濃度的價(jià)值。第12頁(yè)/共24頁(yè)4，慢化劑溫度系數(shù)測(cè)量試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量熱態(tài)工況下的反應(yīng)堆等溫溫度系數(shù)，確定其溫度系數(shù)≦0（國(guó)家核安全局的安全限值）。測(cè)量?jī)?nèi)容：反應(yīng)堆處于熱態(tài)零功率情況下，慢化劑溫度升高2度及降低2度引起的反應(yīng)性變化量。注意點(diǎn)：如果測(cè)量發(fā)現(xiàn)溫度系數(shù)為正值時(shí)，應(yīng)考慮插入部分控制棒，適當(dāng)稀釋硼濃度達(dá)到熱態(tài)臨界后重新測(cè)量，如此，直到溫度系數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求。AP-1000堆芯布置圖.doc第13頁(yè)/共24頁(yè)5，反應(yīng)堆堆芯功率對(duì)稱性測(cè)量目的：測(cè)量反應(yīng)堆堆芯功率對(duì)稱性，大致確定堆芯功率的軸向、徑向功率分布的不對(duì)稱性在規(guī)定的范圍之內(nèi)。測(cè)量?jī)?nèi)容：用功率量程探測(cè)器的上下探頭的對(duì)稱位置，測(cè)量堆芯功率對(duì)稱情況，估計(jì)堆芯功率分布的合適性。測(cè)量方法：用功率量程探測(cè)器的上下探頭分別同時(shí)測(cè)量對(duì)稱位置的功率，比較可得到徑向和軸向功率偏差情況。第14頁(yè)/共24頁(yè)6，中子通量分布測(cè)量試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定不同棒柵下的堆芯功率分布對(duì)應(yīng)的功率分布不均勻系數(shù)，確定其是否在計(jì)算給出的范圍內(nèi)。內(nèi)容：根據(jù)計(jì)算確定的棒態(tài)測(cè)量中子通量分布，確定不均勻系數(shù)與限制值的符合性。注意點(diǎn)：控制棒棒態(tài)、中子通量測(cè)量?jī)x的校核修正因子，測(cè)量過(guò)程中功率應(yīng)穩(wěn)定，確保測(cè)量的正確性。第15頁(yè)/共24頁(yè)測(cè)量設(shè)備：5個(gè)微型裂變室，每個(gè)對(duì)19個(gè)測(cè)量管通道，一共可測(cè)量50個(gè)元件盒內(nèi)的通量，其中有一個(gè)通道是用于探測(cè)器相互校核的。測(cè)量點(diǎn)：根據(jù)不同功率情況下控制棒的插入極限不同，對(duì)不同功率水平都要測(cè)量中子通量分布，把測(cè)量結(jié)果處理后與計(jì)算結(jié)果比較，確定功率分布不均勻系數(shù)在設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍之內(nèi)。第16頁(yè)/共24頁(yè)7，模擬卡棒試驗(yàn)（最小停堆裕度臨界硼濃度測(cè)量）目的：在緊急情況下，一束最大價(jià)值控制棒卡住后依靠其他控制棒進(jìn)行緊急停堆時(shí)的反應(yīng)堆停堆深度（AP-1000規(guī)定≧1.6％△κ/κe

,）（確保堆芯溫度下降時(shí)反應(yīng)堆不會(huì)重返臨界）。原來(lái)的含義是：把一束控制棒卡住后，其他控制棒緊急落下的反應(yīng)性當(dāng)量。注意：在啟動(dòng)階段是不允許硼濃度小于最小停堆裕度臨界硼濃度的，一旦在這種情況下發(fā)生以外的話，反應(yīng)堆的安全保護(hù)嚴(yán)重不足，因此應(yīng)特別防止誤操作。第17頁(yè)/共24頁(yè)操作方法：在臨界棒位，臨界硼濃度的情況下，除最大價(jià)值的一束控制棒在頂不動(dòng)外，通過(guò)稀釋硼濃度把其他控制棒逐步下插反應(yīng)堆保持在臨界，當(dāng)除最大價(jià)值一束控制棒在頂，其他控制棒都下插到底時(shí)，測(cè)量堆芯的通量分布，這就是模擬卡棒試驗(yàn)，一方面可以滿功率情況下發(fā)生卡棒時(shí)，反應(yīng)堆燃料元件的安全性（不會(huì)燒毀），另一方面，可通過(guò)硼濃度價(jià)值的計(jì)算，得到一束最大價(jià)值的控制棒卡住的情況下的停堆深度。第18頁(yè)/共24頁(yè)8，模擬彈棒試驗(yàn)?zāi)康模阂皇磻?yīng)性最大的控制棒意外提出堆芯時(shí)，反應(yīng)堆的安全性。內(nèi)容：測(cè)量把插入堆芯一束反應(yīng)性最大的控制棒束提到頂臨界后測(cè)量通量分布，確定堆芯通量上升的峰值，不會(huì)引起燃料元件的燒毀。第19頁(yè)/共24頁(yè)9，碘坑啟動(dòng)試驗(yàn)?zāi)康模悍磻?yīng)堆在滿功率運(yùn)行工況下，以外停堆后，因電網(wǎng)要求，需要短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)的可能性測(cè)量。內(nèi)容：測(cè)量碘坑的反應(yīng)性當(dāng)量。步驟：滿功率運(yùn)行（約40小時(shí)）后，停堆10小時(shí)以后氙濃度最大（有其引進(jìn)的負(fù)反應(yīng)性稱為碘坑）在這一點(diǎn)反應(yīng)堆的臨界棒位點(diǎn)（硼濃度）與停堆前的差所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)性就是碘坑。第20頁(yè)/共24頁(yè)10，氙震蕩試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量反應(yīng)堆由氙引起震蕩的穩(wěn)定性（確定震蕩不是發(fā)散的）。方法；反應(yīng)堆在較高功率情況下，（如：≧75％），在達(dá)到平衡氙時(shí)后，（40小時(shí)以上，局部緩慢插入反應(yīng)性（約3小時(shí)）t同時(shí)稀釋硼濃度使功率穩(wěn)定不變，維持4小時(shí)，測(cè)量有代表性的通量管，測(cè)量中子通量的軸向偏移，然后用2－3個(gè)小時(shí)回到原來(lái)狀態(tài)，然后不斷用代表性的通量管測(cè)量中子通量的軸向偏移波動(dòng)，第21頁(yè)/共24頁(yè)并確定相鄰兩個(gè)變化的峰值，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算：周期T、振幅A、震蕩中心C,穩(wěn)定性指數(shù)B。Xe-135震蕩表表示為：AeBt.cos(2πt/T)+CB＜0時(shí)，震蕩是收斂的；B=0時(shí)，震蕩是等幅的；B＞0時(shí)，震蕩是發(fā)散的。第22頁(yè)/共24頁(yè)三，日常堆芯管理()1，中子通量分布的測(cè)量及時(shí)發(fā)現(xiàn)通量畸變點(diǎn)；為燃料管理（換