ap1000压水堆功率控制模式浅析

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1、AP1000压水堆功率控制模式浅析摘要：反应堆功率控制是维持反应堆稳定的核心控制，该文通过结合反应堆反应性控制的基本原理对AP1OOO采用的功率控制模式进行了简要的介绍，分析了AP1OOO核功率控制关于功率水平和功率分布的控制方式及约束条件，功率水平控制系统从低功率控制和高功率控制两个部分展开，功率分布则主要分析其轴向功率的控制信号及其限制条件。同时简要减少了反应堆功率控制模块中的快速降功率功能。最后将AP1OOO反应堆功率控制模式与其他模式进行了对比，在功率水平和功率分布调节方面进行了比较分析。关键词：核电站反应性反应堆功率控制AP1OOO模式中图分类号：

2、TM44文献标识码：A文章编号：1672-3791(2015)02(c)-0042-02目前，压水堆核电厂因其功率密度高、结构紧凑、安全易控、技术成熟、造价和发电成本相对较低等特点，成为目前国际上最广泛采用的商用核电堆型。而在我国，绝大部分商运核电以及在建核电也都采用了这种主流堆型。随着压水堆的不断完善和发展，其反应堆功率控制系统也在不断的优化，目的是可以保证一、二回路的温度、压力等热工参数及堆芯功率分布等参数能满足一定的跟踪电网负荷变化的要求，并且能够避免造成过大的堆芯功率分布畸变。1反应堆功率控制基本原理反应堆功率控制中最重要的就是要保持反应堆临界（稳定

3、工况），也即中子数量保持不变。为此，就必须补偿在负荷变化中产生的各种反应性效应。这些反应性效应主要有：慢化剂温度效应（水的温度效应）、燃料温度效应（多普勒效应）、燃耗、硼溶液的浓度、控制棒束（黑棒和灰棒）。当反应堆从一个临界状态过渡到另一个临界状态时，这些反应性必须满足：2p=△p多普勒+△p棒+△P碾+△P温+△P毒=0其中，△P多普勒、△P毒、△P温为被控量，Ap硼、Ap棒为控制量。如果Sp>0,则功率上升；如果2p3AP1000反应堆功率控制模式与其他模式的比较分析压水堆核电站已经发展了50多年，己实施的核功率控制方案，可大致归为四种模式，即A模式，G

4、模式，K模式，AP1000模式。在A模式中，核功率控制手段只用了两种__硼浓度和黑棒。核功率水平的调节是通过硼酸浓度调节和黑体控制棒组位置调节来实现的，而核功率分布的控制则是通过调节硼酸浓度和限制控制棒的移动操作，使热点因子FQJ低于限值来实现的。在G模式中，核功率控制手段有3种，即：硼酸浓度，黑棒或灰棒，可燃毒物棒。其控制方法有了明显的进步，范围更宽、精度更高。在核功率分布的控制方面，G模式与A模式基本相同，没有专门的控制系统，只是在核功率水平控制过程中通过调节硼酸浓度和限制控制棒的移动操作（甚至用人工控制的方式）来保证核功率分布在限定范围内。但在K模式中

5、，功率水平与功率分布通过两个闭环的自动控制系统分别进行控制，降低了两者的耦合作用，进一步提升了核电机组的负荷跟踪能力。而硼酸浓度则由开环控制系统按照预定负荷跟踪形式实现。AP1000模式采用灰棒和黑棒进行功率水平调节，功率调节速率较快，功率分布则由A0棒组来调节。AP1000的控制模式使得本身负责的控制系统变为几个简单的控制回路，很大程度上降低了控制对象之间的耦合程度，使得反应堆自动化控制程度更高，有利于数字化自动控制系统的应用，同时也减少了运行操纵员的工作，降低了发生人因事故的概率。AP1000的功率调节主要由控制棒来完成，而硼酸浓度调节主要是用来补偿燃耗

6、以及氙毒引起的一系列长期的反应性变化。4结语目前，AP1000压水堆尚无运行经验，其实际应用情况、发展形势以及最新技术应用都有不确定的因素，尽管AP1000的设计允许负荷跟踪，仍建议AP1000机组能够带基本负荷运行，少量参与负荷跟踪。AP1000的功率控制自动化程度较以往模式大幅度提高，同时对堆芯设计及装料也提出了更高的要求。随着技术的更新和经验的不断积累，运行人员也将会更加从容的应对在运行过程中出现的各种问题。参考文献[1]张小东，刘琳.AP1000反应堆控制系统特点分析[J]•核动力工程，2011(4)：62-65.[2]沈如刚.广东核电机组设计运行特

7、性及其运行模式[J].中国电力，1994(1)：29-34.[3]张建民.核反应堆控制[M].北京：原子能出版社，2009.