機(jī)組運(yùn)行期間稀釋量淺析

毛文海

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

核電廠(chǎng)對(duì)一回路進(jìn)行稀釋是一項(xiàng)日常性的工作，每個(gè)班都會(huì)進(jìn)行若干次。通常在進(jìn)行稀釋時(shí)，會(huì)根據(jù)物理手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際硼濃度進(jìn)行一定的計(jì)算，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行操作。通常壽期初由于機(jī)組硼濃度較高，補(bǔ)水量較少，每次50L左右，稀釋的量對(duì)硼濃度的影響非常大，隨著燃耗的增加稀釋的量也不斷的增加，在壽期末硼濃度非常低，稀釋的量對(duì)硼濃度影響較小，稀釋量會(huì)增加到每次500L，甚至更多。

為了加深對(duì)于這一操作的理解，針對(duì)反應(yīng)堆不同燃耗時(shí)所需要的稀釋量進(jìn)行了簡(jiǎn)單的計(jì)算，并與機(jī)組實(shí)際稀釋量進(jìn)行了比較。

根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊(cè)，維持反應(yīng)堆正常運(yùn)行是靠下述手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

a）調(diào)節(jié)堆內(nèi)可溶硼濃度或調(diào)節(jié)控制棒束位置來(lái)改變反應(yīng)堆功率變化；

b）主調(diào)節(jié)棒組D用來(lái)調(diào)整較小的反應(yīng)性變化和軸向功率分布形狀；

c）調(diào)節(jié)堆內(nèi)可溶硼濃度補(bǔ)償由于燃耗、氙濃度變化等引起的較慢的反應(yīng)性變化。

采用Mode-A運(yùn)行模式的反應(yīng)堆，要求反應(yīng)堆在滿(mǎn)功率或接近滿(mǎn)功率水平下穩(wěn)定運(yùn)行，反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)主要是靠調(diào)節(jié)可溶硼濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)。但考慮到反應(yīng)堆可能出現(xiàn)突然升降功率運(yùn)行，此時(shí)只靠調(diào)節(jié)硼濃度來(lái)改變功率水平，從速率上是不夠的，這是由于慢化劑中硼濃度的變化受到系統(tǒng)硼化或稀釋能力的限制。因此該模式又要求具有一定的控制棒調(diào)節(jié)功率的能力。

通過(guò)上述內(nèi)容可知，HFP、ARO、EqXe這一特殊的運(yùn)行狀態(tài)，是我廠(chǎng)最主要的工況。下文的討論中，基于這一工況，根據(jù)一回路硼濃度的變化，確定所需的稀釋量。

根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊(cè)臨界硼濃度隨堆芯燃耗的變化（HFP、ARO）可知，在大部分壽期內(nèi)，燃耗與臨界硼濃度（HFP、ARO）基本成線(xiàn)性關(guān)系。可以認(rèn)為在燃耗大于2000MWd/tU的壽期內(nèi)，硼濃度隨燃耗線(xiàn)性下降。分別選取燃 耗 為 2000MWd/tU （BOL）、4000 MWd/tU （MOL）、6000 MWd/tU （MOL）、8000 MWd/tU （EOL） 和 10000 MWd/tU（EOL）幾個(gè)基本點(diǎn)進(jìn)行定性的分析。按堆芯額定熱功率為1930MW，堆芯鈾裝量55.6t計(jì)，2000MWd/tU——10000MWd/tU的燃耗相當(dāng)于 230.5EFPD（8000*55.6/1930=230.5）。

由反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊(cè)表堆芯臨界硼濃度隨堆芯燃耗的變化，利用內(nèi)插法計(jì)算出上述燃耗值對(duì)應(yīng)的臨界硼濃度。則根據(jù)上述內(nèi)容可以認(rèn)為在燃耗從2000MWd/tU增加到10000MWd/tU的過(guò)程中，一回路硼濃度以3.65ppm/d（（994-153）/230.5=3.65）的速度線(xiàn)性降低。

一回路稀釋公式V=165ln(Ci/Cf)，按上述計(jì)算可以轉(zhuǎn)換為V=165ln(1+3.65/Cf)。則可得出燃耗為2000MWd/tU時(shí)，對(duì)應(yīng)一個(gè)滿(mǎn)功率日應(yīng)稀釋的量約為0.6t（V=165*ln(1+3.65/994)）。同理計(jì)算出其余幾個(gè)燃耗點(diǎn)對(duì)應(yīng)的稀釋量數(shù)值。

在實(shí)際運(yùn)行中，選取一個(gè)合適的稀釋時(shí)機(jī)，對(duì)于機(jī)組的運(yùn)行也是具有積極的意義的。理想的稀釋方式應(yīng)該是連續(xù)均勻的進(jìn)行，以盡量減小堆芯溫度變化帶來(lái)的不利影響，但實(shí)際運(yùn)行中不可能做到這樣。實(shí)際運(yùn)行中，通常會(huì)分作每天若干次來(lái)進(jìn)行，由一回路操縱員在認(rèn)為必要的時(shí)候進(jìn)行。由于機(jī)組運(yùn)行中其他工作的影響，實(shí)際的稀釋時(shí)機(jī)選擇可能并不一定很理想，從而會(huì)導(dǎo)致前后兩天稀釋的量相差巨大。為了改善稀釋時(shí)機(jī)的選擇，可以選擇相關(guān)的標(biāo)桿參數(shù)，在該參數(shù)變化至某一定值時(shí)進(jìn)行稀釋。

實(shí)際運(yùn)行中并不是提前稀釋的，而是運(yùn)行一段時(shí)間后采取補(bǔ)救性的稀釋?zhuān)诖酥埃己乃氲呢?fù)反應(yīng)性由慢化劑溫度的降低引入的正反應(yīng)性來(lái)補(bǔ)給。根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊(cè)所給出的數(shù)據(jù)，利用內(nèi)插法計(jì)算出上述各燃耗點(diǎn)對(duì)應(yīng)的慢化劑溫度系數(shù)。根據(jù)反應(yīng)堆運(yùn)行物理手冊(cè)所給出的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出上述各燃耗點(diǎn)對(duì)應(yīng)的硼微分價(jià)值和慢化劑溫度系數(shù)。按照每天硼濃度變化量為3.65ppm，可以計(jì)算出燃耗變化所帶來(lái)的負(fù)反應(yīng)性，進(jìn)一步可以得出對(duì)應(yīng)的慢化劑溫度的變量，該值即為在不稀釋的情況下滿(mǎn)功率運(yùn)行一天所造成的一回路平均溫度的變化。

假使選擇一回路平均溫度每降低0.1度稀釋一次，則在燃耗為2000MWd/tU時(shí)約每天稀釋8次，每次75L左右，比較合理。但在燃耗為10000MWd/tU時(shí)約每天稀釋5次，每次600L左右，不太合理，一次稀釋的量太大。稀釋量過(guò)大將導(dǎo)致影響主泵軸封注入水的溫度，同時(shí)也導(dǎo)致容控箱的壓力升高，影響主泵1號(hào)軸封泄漏流量，如果泄漏流量過(guò)大將影響主泵的運(yùn)行。

穩(wěn)壓器水位定值與一回路平均溫度Tavg具有如下關(guān)系：Lref＝0.15181*Tavg－46.99，其中 Lref單位為 m。結(jié)合上文可計(jì)算出每日平均溫度變化造成的穩(wěn)壓器液位定值的變化。

相比較而言，對(duì)應(yīng)于相同的硼濃度的變化，穩(wěn)壓器液位定值的變化較一回路平均溫度的變化可能更加明顯一些，因此在壽期末利用該定值的變化作為稀釋的標(biāo)識(shí)參數(shù)可能更方便一些。

綜上所述并結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況，在壽期初可以選擇Tavg作為進(jìn)行稀釋的標(biāo)桿參數(shù)，每變化0.1度進(jìn)行一次稀釋操作。Tavg參數(shù)可以利用主控T-11盤(pán)上的相應(yīng)ID進(jìn)行監(jiān)視。在壽期中和壽期末可以選擇穩(wěn)壓器液位定值Lref作為標(biāo)桿參數(shù)，每變化0.01m進(jìn)行一次稀釋操作。Lref參數(shù)可以利用主控P盤(pán)上的EN記錄儀進(jìn)行監(jiān)視。