反應(yīng)堆物理啟動試驗

裴洋核能發(fā)電教研室

核反應(yīng)堆物理基礎(chǔ)

7.1反應(yīng)堆物理啟動試驗7.1反應(yīng)堆物理啟動試驗

2目的：1、使反應(yīng)堆安全的、順利的首次達到臨界狀態(tài)；2、在零功率及各功率臺階上，驗證堆芯的有關(guān)物理參數(shù)的測量是否滿足堆芯設(shè)計、并滿足有關(guān)的安全準(zhǔn)則；3、對堆內(nèi)和堆外核儀表系統(tǒng)進行刻度，以便對反應(yīng)堆運行狀態(tài)提供正確、有效的監(jiān)測，并對控制保護系統(tǒng)提供正確的核測信號；4、監(jiān)測堆芯硼濃度和功率分布，保證在反應(yīng)堆功率運行期間堆芯的安全性和驗證堆芯核設(shè)計計算的準(zhǔn)確性；5、在整個堆芯物理啟動試驗過程中，有關(guān)的系統(tǒng)和儀器儀表將經(jīng)受考驗，有關(guān)的運行和試驗規(guī)程將得到檢驗。

3內(nèi)容：1、反應(yīng)堆首次臨界反應(yīng)堆首次臨界試驗是在熱態(tài)額定工況下，進行首次物理啟動，達到臨界，實現(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量

；多普勒發(fā)熱點和零功率物理試驗功率水平的確定；反應(yīng)性儀的校正試驗。4一、基本過程反應(yīng)堆由次臨界向臨界過渡，都是通過減少堆內(nèi)的控制毒物，向堆內(nèi)引入正反應(yīng)性來實現(xiàn)的。為了使反應(yīng)堆安達到次臨界，在物理試驗過程中通常采用外推臨界法：向堆芯引入正反應(yīng)性，此時應(yīng)當(dāng)遵循

法則，即：反應(yīng)性添加量為當(dāng)時最大添加量的

；不斷重復(fù)上述過程，反應(yīng)堆即可趨近臨界狀態(tài)；反應(yīng)堆首次臨界過程

當(dāng)反應(yīng)堆很接近臨界時（此時要求Keff的值比較大，Keff>0.996），一次性引入較大的正反應(yīng)性，使得反應(yīng)堆達到超臨界，中子計數(shù)上升；當(dāng)中子計數(shù)達到試驗規(guī)定要求時，再向堆芯內(nèi)引入負反應(yīng)性，使反應(yīng)堆達到臨界，從而完成反應(yīng)堆的首次臨界。5二、具體例子下面以電站用壓水堆為例進行說明。1、提升控制棒組件此過程內(nèi)容包括：初始工況下，控制棒組件全部插入堆芯內(nèi)；開始提棒時，按照最佳提棒程序依次提升控制棒；將主調(diào)節(jié)棒提升至相當(dāng)于積分價值為100pcm的插入位置處；在提棒過程中，應(yīng)當(dāng)密切觀察核測量系統(tǒng)源量程測量通道內(nèi)的中子計數(shù)；根據(jù)中子計數(shù)的變化情況，隨時調(diào)整控制棒組件的提升速度；每提升若干步，應(yīng)當(dāng)根據(jù)該階段的測量結(jié)果修正外推臨界值。62、減硼向臨界接近此過程內(nèi)容包括：通過化學(xué)和容積控制系統(tǒng)的上充泵將補給水以規(guī)定的流量注入堆芯，同時將相同數(shù)量的冷卻劑排向硼回收系統(tǒng)；投入穩(wěn)壓器的全部電加熱器，并打開噴霧器，使兩者之間的硼濃度差值小于20pcm；按物理設(shè)計要求，因硼稀釋引起的反應(yīng)性增加速率不得超過1000pcm/h；減硼過程中，每隔一刻鐘停止稀釋，對一回路系統(tǒng)和穩(wěn)壓器做取樣分析，并測量中子計數(shù)率；根據(jù)測量結(jié)果修正外推臨界值；重復(fù)上述過程直到反應(yīng)堆的次臨界度約為-50pcm為止。73、提棒向超臨界過渡當(dāng)反應(yīng)堆的次臨界度約為-50pcm時，提升主調(diào)節(jié)棒組，向超臨界過渡。若經(jīng)過最后一次減硼操作，經(jīng)充分混合后，系統(tǒng)已經(jīng)達到臨界。此時可通過微調(diào)主調(diào)節(jié)棒組，以中子計數(shù)每分鐘增加10倍的速率，提升堆芯功率到零功率規(guī)定水平；然后插入主調(diào)節(jié)棒組，使反應(yīng)堆重返臨界。在減硼稀釋后，如果按規(guī)定速率提升主調(diào)節(jié)棒組達到抽出極限，反應(yīng)堆仍未達到臨界，則必須重新插入主調(diào)節(jié)棒組，再以300pcm/h的速率繼續(xù)減硼，重復(fù)上述操作步驟，直到出現(xiàn)正周期為止；然后，提升功率到規(guī)定水平。

82、低功率物理試驗

低功率物理試驗主要是在熱態(tài)，零功率或功率稍高于零功率時進行的反應(yīng)堆物理試驗，所取得的試驗數(shù)據(jù)用來為運行服務(wù)和校核理論計算?？刂瓢魞r值測量；硼價值測量；慢化劑溫度系數(shù)測量；最小停堆深度驗證；模擬控制棒“彈棒”事故試驗；功率分布測量試驗。

93、功率試驗功率試驗是通過臨界和低功率物理試驗，為反應(yīng)堆的安全運行提供了必要的試驗數(shù)據(jù)。反應(yīng)堆逐級提升功率，在每一功率水平上嚴(yán)格檢查反應(yīng)堆運行是否正常，進行必要的調(diào)整與試驗，分析安全可靠性，校核各項指標(biāo)是否符合設(shè)計要求。實驗具體內(nèi)容包括：功率分布測量試驗；功率系數(shù)測量；堆內(nèi)外核測儀表互校試驗；控制棒組件落棒試驗；中毒曲線測量；碘坑測量。10

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)堆啟動時測量盲區(qū)。一、外中子原的作用11二、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)堆啟動時常用的一種中子源便是是210Po-9Be源。其反應(yīng)如下：12

其中，210Po的半衰期為138.376d。當(dāng)反應(yīng)堆運行一段時間后，210Po會較快的衰變完。210Po-9Be源主要用于反應(yīng)堆的首次啟動中，稱其為初級中子源。其中，210Po的半衰期為138.376d2、初級中子源13次級源在反應(yīng)堆運行后，經(jīng)過中子輻照被充分活化，從而可替代初級中子源的作用。

其在反應(yīng)堆運行后，很快便能滿足反應(yīng)堆啟動安全監(jiān)督的要求。

這種源在反應(yīng)堆停堆后也會衰減，但是在反應(yīng)堆啟動后，強度又很快恢復(fù)。3、初級中子源的作用14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，會發(fā)生以下反應(yīng)：這也是一種(γ,n)中子源。4、

2H源15

對于大多數(shù)重核，其自發(fā)裂變半衰期都較長，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，即主要作為初級中子源。5、自發(fā)裂變中子源