反應堆熱功率參數漂移對機組核功率控制影響及處理

陳建國

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

2011年3月2日，Cernavoda核電站出現 “蒸發器功率偏差大30%”報警，2#蒸發器給水溫度由187度降為16度，蒸發器熱功率增加到130%，實際堆功率下降，汽機功率下降，操縱員斷開2#蒸發器給水溫度信號，反應堆功率非受控回升，操縱員通過降低設定值到90%穩定機組狀態。

1 反應堆功率測量和校正原理

1.1 在反應堆高功率運行時，反應堆核功率測量采用的是鉑探功率，利用蒸發器熱功率PTHSG對其進行校正。具體為：

1）反應堆控制程序計算堆芯14個區域的未校驗的鉑探測器信號平均值PDA，用軟件濾波將PDA延時20秒，得到PDAF。

2）計算未濾波的鉑探測器校驗因子ADA

ADA=PTHSG-KD*PDAF 其中，KD=1.04 （ADAF范圍：－0.2至＋0.2）。

3）用軟件濾波將ADA延遲180秒，得到ADAF。

4）計算校驗后的鉑探測器功率PLIN=KD*PDA+ADAF。

1.2 蒸發器熱功率PTHSG計算原理

反應堆控制程序根據四臺蒸汽發生器的給水流量、蒸汽流量、給水溫度計算PTHSG,如任何一個信號無效，將相應蒸發器的PBi設為無效值。

1）計算“A”側蒸汽發生器的功率PBA

如PB1和PB2都有效且偏差小于30%FP，取其平均值作為PBA；如PB1和PB2都有效但偏差大于30%FP，取其高值作為PBA；如PB1和PB2有一個無效，取另一有效值作為PBA；如PB1和PB2都無效，將PBA設為無效值。

2）計算“B”側蒸汽發生器的功率PBB

PB3和PB4按照和第1)步相同方法計算PBB。

3）計算蒸汽發生器的功率PTHSG

將PBA和PBB按照和第1)步相同方法計算PTHSG。

2 蒸汽發生器熱功率PTHSG各測量參數漂移對反應堆功率控制的響應：

2.1 蒸汽發生器熱功率漂移偏高情況

如果計算出的蒸汽發生器熱功率偏高（給水溫度低漂，給水流量高漂，蒸汽流量高漂），則未濾波的鉑探校驗因子ADA上升，濾波后的鉑探校驗因子ADAF也上升，則校驗后的鉑探功率PLIN上升，轉換成對數形式后PLOG也上升。由于在替代模式下，反應堆功率設定值PDLOG保持不變，則出現正的功率偏差，反應堆功率控制程序通過反應性調節系統降低反應堆真實功率，未校驗的鉑探信號PDA下降，ADAF繼續上升，從而保持PLIN不變，直至ADAF達到飽和0.2。正常ADAF設計為-0.04，所以反應堆真實功率最低可能降至76%FP。

另外，當某臺蒸發器功率偏高到122.5%FP時，真實功率為92.5%FP時，切除偏低的蒸發器功率，PTHSG值被改為122.5%FP，真實功率會降到77.5%FP。

綜合以上兩種因素考慮，反應堆真實功率可能降低至77.5%FP。

2.2 蒸汽發生器熱功率漂移偏低情況

如果計算出的蒸汽發生器熱功率偏低（給水溫度高漂，給水流量低漂，蒸汽流量低漂），則整個過程響應正好相反。ADAF負的飽和值為-0.2，正常ADAF設計為-0.04，所以反應堆真實功率最高可能升至116%FP。

另外當某一臺蒸發器的功率偏低到77.5%FP時，真實功率為107.5%FP時，切除偏低的信號，因此反應堆真實功率會升高至107.5%FP。

綜合以上兩種因素考慮，反應堆真實功率可能升高至107.5%FP。

3 蒸汽發生器熱功率PTHSG測量參數漂移后處理對策

3.1 Cernavoda電站蒸發器給水溫度低漂事件處理過程分析：

Cernavoda電站在出現蒸發器給水溫度低漂后，操縱員直接斷開2#蒸發器給水溫度信號，2#蒸發器熱功率變成失效狀態，這時蒸發器熱功率PTHSG采用的是其它3個蒸發器熱功率的平均值，導致鉑探校驗因子ADAF開始減小，校驗后的反應堆鉑探功率PLOG稍微下降，而替代模式下反應堆控制系統的功率設定值PDLOG仍然未變，反應堆功率稍微出現負的功率偏差，反應堆真實功率開始上升，以維持校驗后的反應堆鉑探功率PLOG保持在設定值附近。反應堆控制系統設計中的功率保持鍵HOLD是實行部分初始化，其過程為：設置要求功率變化率RRA等于0；設置要求功率Pra=功率設定值PDLOG。在整個事件過程中，反應堆控制的要求功率PRA、功率設定值PDLOG、校驗后的反應堆鉑探功率PLOG基本保持不變，因此無法通過“HOLD”鍵來防止真實功率非受控上升。操縱員只有通過降低設定值至90%FP來穩定機組狀態。

3.2 蒸汽發生器熱功率PTHSG測量參數漂移事件緩解措施：

事件中反應堆功率下降或上升幅度達到30%FP，升降速率過程也非常快，且現有電站設計、操作規程中均沒有合適的處理對策。以下主要從電站設計、操縱員響應上探討改進措施。

3.2.1 設計上減小功率波動幅度：

由上述2.1節和2.2節分析得知，在事件中反應堆真實功率上升或者下降幅度取決于鉑探校驗因子ADAF和蒸發器熱功率偏差大于30%FP，因此分別考慮這兩個因素影響。

（1）將鉑探校驗因子ADAF限值范圍由±0.2改為±0.1：

在計算出的蒸汽發生器熱功率偏高情況下，反應堆真實功率在該因子作用下最低可能降至86%FP；在計算出的蒸汽發生器熱功率偏低情況下，反應堆真實功率在該因子作用下最低可能升高至106%FP。相比ADAF限值范圍為±0.2時，最高功率和最低功率幅度分別減少10%FP。

（2）將蒸發器熱功率偏差大于30%FP時取高值參與控制改為蒸發器熱功率偏差大于15%FP時取高值參與控制：

當某臺蒸發器熱功率偏低到88.75%FP時，真實功率為103.75%FP時，就會切除偏低的蒸發器功率，真實功率升高到103.75%FP。相比蒸發器熱功率偏差大于30%FP才切除導致真實功率上升到107.5%FP，幅度減小，對反應堆安全也有利。

當某臺蒸發器熱功率偏高到111.25%FP時，真實功率為96.25%FP時，就會切除偏低的蒸發器功率，虛假偏高到111.25%FP的那臺蒸發器的功率完全控制，真實功率降到88.75%FP。相比蒸發器熱功率偏差大于30%FP才切除導致真實功率下降到77.5%FP，幅度減少11.25%FP。但在真實功率為96.25%FP時就已經把虛假偏高的那臺蒸發器功率完全投入，使虛假的功率更早完全進行控制。

3.3 出現故障后操縱員的響應優化

由于事件中按照現有操作規程進行響應，會導致反應堆功率非受控上升或下降，但若采取將機組切換到正常模式（堆跟機）后再斷開失效信號則會使反應堆功率始終受控。

對于蒸發器熱功率偏低導致真實功率上升的情況，因汽機功率可能已經超過額定功率，若直接將機組切換到正常模式，可能導致蒸發器壓力控制程序計算出的反應堆要求功率PRN超限，因此還是應先降低反應堆功率。然后將機組切換到正常模式，再斷開失效信號，此時過程中汽機功率保持穩定，則反應堆真實功率也能保持穩定。等待校正后鉑探功率恢復正常后，再將機組切換到替代模式，之后恢復機組至要求功率值。對于蒸發器熱功率偏高導致反應堆真實功率下降的情況，則可以直接將機組切換到正常模式，再斷開失效信號，等待校正后鉑探功率恢復正常后，再將機組切換到替代模式，之后恢復機組至要求功率值。

4 結束語

反應堆熱功率參數漂移后影響反應堆真實核功率的控制，進而導致電站多個安全系統的異常響應，可能導致違反電站技術規格書限制或者超出操縱員的要求控制狀態。本文從反應堆功率測量控制原理出發，針對反應堆熱功率參數漂移后的情況，提出了設計上可以改進的部分建議；同時針對現有運行規程的不足，也優化了操縱員在類似事件處理時的響應。

［1］98-63710-OM-001全廠控制系統第一部分:反應堆調節系統[Z].

［2］98-66556-TMT-FB808蒸發器液位控制程序SGLC[Z].

［3］98-66551、66552-TMT-FB803 反應堆功率控制程序[Z].

［4］外部事件經驗反饋:Cernavoda2號機蒸發器給水溫度變送器讀數錯誤導致機組瞬態[Z].