零功率物理試驗(yàn)期間主控室操縱員的配合

趙 溪 張 旭 張曉斌

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

1　零功率物理試驗(yàn)簡(jiǎn)介

零功率物理試驗(yàn)，是核電廠換料大修結(jié)束后按技術(shù)規(guī)格書要求所進(jìn)行的試驗(yàn)，其試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱蓑?yàn)證反應(yīng)堆核設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、控制棒價(jià)值、硼的價(jià)值、慢化劑溫度系數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性等，共有8項(xiàng)，按照其試驗(yàn)前反應(yīng)堆工況又可歸為3大類：熱停堆工況、熱態(tài)零功率工況、核發(fā)熱點(diǎn)以上工況。

2　以熱停堆工況為初始條件的零功率物理試驗(yàn)

《換料后的首次臨界試驗(yàn)》，試驗(yàn)要求維持主系統(tǒng)壓力 15.2±0.2MPa，一回路平均溫度 280±1.5℃。

由于試驗(yàn)前處于熱停堆工況，次臨界狀態(tài)，需依靠控制棒的提升以使反應(yīng)堆達(dá)到臨界，此時(shí)可將一只大氣釋放閥置自動(dòng)，另一只置手動(dòng)，機(jī)操手動(dòng)控制大氣釋放閥的開度來(lái)維持一回路平均溫度，與此同時(shí)，還應(yīng)密切關(guān)注兩個(gè)蒸汽發(fā)生器的液位，根據(jù)蒸汽量來(lái)調(diào)整啟停給水進(jìn)入蒸發(fā)器的給水流量，盡量保證蒸發(fā)器液位平穩(wěn)，避免出現(xiàn)大幅波動(dòng)現(xiàn)象。

3　以熱態(tài)零功率工況為初始條件的零功率物理試驗(yàn)

3.1　數(shù)字反應(yīng)性儀校正試驗(yàn)

本試驗(yàn)的目的是為了校正數(shù)字反應(yīng)性儀測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性，在試驗(yàn)時(shí)要求反應(yīng)堆處于中子通量為零功率試驗(yàn)水平的臨界狀態(tài)。

對(duì)于保持中子通量為零功率試驗(yàn)水平的臨界狀態(tài)，可根據(jù)中間量程核測(cè)通道的輸出電流達(dá)1×10-8A并穩(wěn)定來(lái)判斷，同時(shí)反應(yīng)堆中子通量倍增周期指示應(yīng)在“∞”，核功率大表指示為0。若中間量程核測(cè)通道的輸出電流達(dá)1×10-8A后有增大趨勢(shì)，同時(shí)核功率大表指示從0開始有極為緩慢增加的趨勢(shì)，則需手動(dòng)下插一步控制棒，觀察一段時(shí)間來(lái)判斷該趨勢(shì)是否消失，反之則可通過(guò)提升控制棒來(lái)維持臨界狀態(tài)。上述操作需謹(jǐn)記，動(dòng)棒時(shí)需小心謹(jǐn)慎，不可連動(dòng)多步控制棒，以免造成反應(yīng)性不可控而導(dǎo)致反應(yīng)堆的臨界狀態(tài)被破壞。

3.2　末端臨界硼濃度測(cè)量試驗(yàn)

本試驗(yàn)的目的是為了測(cè)定一組或幾組調(diào)節(jié)棒組于全提出位置時(shí)的臨界硼濃度，從而驗(yàn)證核設(shè)計(jì)的正確性。

本試驗(yàn)期間，需提升和下插控制棒，控制棒提升時(shí)需緩慢進(jìn)行，使反應(yīng)堆中子通量水平緩慢上升，此時(shí)對(duì)一回路平均溫度的控制也會(huì)變得容易，為二回路調(diào)節(jié)蒸汽量提供了較大余量。因此，在試驗(yàn)過(guò)程中操作控制棒應(yīng)采取少量多次，邊操作邊觀察的方法，可有效減少試驗(yàn)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于試驗(yàn)過(guò)程中穩(wěn)定系統(tǒng)狀態(tài)有較大幫助。

3.3　慢化劑溫度系數(shù)測(cè)量試驗(yàn)

本試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康氖荋ZP狀態(tài)下，規(guī)定的控制棒位位置上，在一回路冷卻劑溫度發(fā)生變化的同時(shí)測(cè)量反應(yīng)性變化，求出慢化劑溫度系數(shù)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算的正確性。

在試驗(yàn)過(guò)程中需操縱員手動(dòng)控制大氣釋放閥來(lái)控制一回路平均溫度，以使其均勻下降和上升。在控制大氣釋放閥時(shí)應(yīng)緩慢，防止閥門突開（突關(guān)）導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器水位突升（突降）。大氣釋放閥開度的變化會(huì)引起蒸汽發(fā)生器內(nèi)水裝量的變化，需及時(shí)調(diào)節(jié)啟停給水流量以保證蒸汽發(fā)生器水位在試驗(yàn)要求的范圍之內(nèi)。在調(diào)整一回路平均溫度的過(guò)程中，除了大氣釋放閥的因素外，啟停給水系統(tǒng)供給蒸發(fā)器的溫度較低的水也會(huì)對(duì)平均溫度的變化起到一定的影響。

3.4　控制棒價(jià)值及硼價(jià)值測(cè)量試驗(yàn)

本試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康氖窃跓釕B(tài)零功率狀態(tài)下，測(cè)量控制棒組T1的微分和積分價(jià)值，以及不同棒位下的平均硼價(jià)值，以驗(yàn)證核設(shè)計(jì)的正確性。

本試驗(yàn)需注意通過(guò)應(yīng)急稀釋管線向堆芯注入純水的過(guò)程中，應(yīng)事先計(jì)算好注入純水的量與引入的反應(yīng)性的關(guān)系，將V02-125調(diào)整至相應(yīng)閥位以保證按照試驗(yàn)要求的速率進(jìn)行稀釋。稀釋過(guò)程中應(yīng)配合插棒以保證臨界狀態(tài)或使堆芯趨于臨界狀態(tài)。

3.5　換棒法測(cè)量控制棒價(jià)值試驗(yàn)

本試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康氖窃跓釕B(tài)零功率狀態(tài)下，用已知價(jià)值的控制棒組來(lái)刻度其它價(jià)值未知的控制棒組。結(jié)合調(diào)硼法所測(cè)的控制棒價(jià)值，證實(shí)控制棒對(duì)堆芯的反應(yīng)性的控制能力是否滿足需要。

本試驗(yàn)與控制棒價(jià)值及硼價(jià)值測(cè)量試驗(yàn)類似，需要用已標(biāo)定過(guò)反應(yīng)性價(jià)值的T1棒組來(lái)測(cè)量其余調(diào)節(jié)棒組的反應(yīng)性，在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)于插棒和提棒需配合得當(dāng)，盡量使反應(yīng)堆保持在臨界狀態(tài)，以保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

3.6　重疊棒價(jià)值和硼價(jià)值測(cè)量試驗(yàn)

本試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康氖窃跓釕B(tài)零功率狀態(tài)下，測(cè)量控制棒組重疊時(shí)的棒價(jià)值和硼價(jià)值。驗(yàn)證控制棒組下插時(shí)產(chǎn)生的最大反應(yīng)性添加率和硼稀釋時(shí)產(chǎn)生的最大反應(yīng)性添加率滿足限制值。

本試驗(yàn)同控制棒價(jià)值及硼價(jià)值測(cè)量試驗(yàn)、換棒法測(cè)量控制棒價(jià)值試驗(yàn)方法類似，只是將稀釋與插棒配合改為用硼化與提棒配合，在試驗(yàn)中應(yīng)密切關(guān)注反應(yīng)性變化，在配合試驗(yàn)的同時(shí)，將反應(yīng)堆控制在可控范圍內(nèi)。

4　以核發(fā)熱點(diǎn)以上工況為初始條件的零功率物理試驗(yàn)

本試驗(yàn)為功率分布測(cè)量試驗(yàn),試驗(yàn)?zāi)康氖窃跓釕B(tài)零功率工況和有功率工況下，分別測(cè)定堆芯功率分布和溫度分布，確認(rèn)堆內(nèi)功率分布無(wú)異常，驗(yàn)證堆芯裝載正確性與核設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。

本試驗(yàn)主控室操縱員需配合進(jìn)行反應(yīng)堆功率提升至1.8%FP的操作，功率提升完畢后，還需保持此功率水平48小時(shí)，以滿足試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)的要求。在核功率提升階段，由于在升功率前反應(yīng)堆已處于熱態(tài)零功率的臨界狀態(tài)，在提升控制棒升功率的過(guò)程中需謹(jǐn)慎，控制棒不應(yīng)一次性提升過(guò)多，以免一次性引入過(guò)大的正反應(yīng)性從而導(dǎo)致反應(yīng)堆狀態(tài)不可控，在提棒過(guò)程中應(yīng)關(guān)注中子倍增周期指示，防止周期過(guò)短；在核功率提升過(guò)程中堆操應(yīng)密切關(guān)注一回路平均溫度（Tavg）變化趨勢(shì)，并與機(jī)操配合好控制Tavg與堆功率水平相對(duì)應(yīng)，機(jī)操在用大氣釋放閥控制Tavg時(shí)需時(shí)刻與堆操保持溝通，有任何操作前都應(yīng)通知堆操知曉，在控制大氣釋放閥排汽的同時(shí)應(yīng)兼顧蒸汽發(fā)生器的液位，通過(guò)啟停給水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)閥保證蒸汽發(fā)生器合適的供水量，以匹配大氣釋放閥排出的蒸汽量。機(jī)操在控制蒸發(fā)器水位的過(guò)程中應(yīng)關(guān)注三點(diǎn)影響其水位的因素：1、補(bǔ)水。啟停給水系統(tǒng)供給蒸發(fā)器的補(bǔ)水量應(yīng)通過(guò)啟停給水流量調(diào)節(jié)閥合理控制，其補(bǔ)水量大小應(yīng)與大氣釋放閥排出的蒸汽量匹配，同時(shí)還應(yīng)根據(jù)蒸發(fā)器液位變化趨勢(shì)綜合判斷。2、排汽。通過(guò)大氣釋放閥排出的蒸汽量是導(dǎo)致蒸發(fā)器液位下降的最主要的原因，而排汽也是控制Tavg最為有效的手段。因此，控制Tavg在試驗(yàn)要求的范圍內(nèi)，控制大氣釋放閥的排氣量至關(guān)重要，要兼顧Tavg、蒸發(fā)器液位等重要參數(shù)綜合判斷。3、水的受熱膨脹。啟停給水系統(tǒng)供給蒸發(fā)器的水為除氧器內(nèi)加熱至130℃左右的冷水，水供至蒸發(fā)器后會(huì)被加熱200℃以上，在加熱過(guò)程中水的受熱膨脹也是影響蒸發(fā)器液位的重要因素之一，有可能干擾到機(jī)操對(duì)蒸發(fā)器液位的正確判斷，因此機(jī)操在補(bǔ)水至蒸發(fā)器后應(yīng)對(duì)水的受熱膨脹有清楚的認(rèn)識(shí)。

5　結(jié)論

上述8項(xiàng)零功率物理試驗(yàn)，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)在于穩(wěn)定反應(yīng)堆狀態(tài)，包括試驗(yàn)前條件的維持，以及試驗(yàn)中對(duì)于反應(yīng)堆臨界狀態(tài)的控制。這就需要主控室操縱員對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)細(xì)則做到心中有數(shù)，試驗(yàn)中需要關(guān)注哪些參數(shù)；操作時(shí)會(huì)有哪些風(fēng)險(xiǎn)，如何應(yīng)對(duì)；試驗(yàn)后系統(tǒng)狀態(tài)該如何恢復(fù)等等，均需要操縱員在試驗(yàn)前就做好分析和總結(jié)。工欲善其事，必先利其器，核電廠的任何操作都會(huì)有一定的風(fēng)險(xiǎn)，如何做好風(fēng)險(xiǎn)分析并合理的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)是我們不懈的努力方向。

【參考文獻(xiàn)】

［1］秦一廠技術(shù)文件（試驗(yàn)細(xì)則），《零功率物理試驗(yàn)》.

［2］秦山核電廠最終安全分析報(bào)告，第16章，技術(shù)規(guī)格書.