田湾核电站堆芯功率分布控制方法

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1、田湾核电站堆芯功率分布控制方法刘海涛、李友谊、杨高升江苏核电有限公司，连云港，222042M要：網述田湾核电站运行过程堆芯功率分布控制方法中局部线功率密度的运行监督IS理及方法.关键词：田湾核电站；堆芯功率分布；线功率密度:轴向功率偏移1引言目前WWER-1000型反应堆逐步采用改进的燃料管理策略，提高了燃料组件的运行周期和燃耗深度，改善了核电站运行的经济性，同时对燃料的性能及运行控制提出了更高的要求.俄罗斯正在推广采用改进的WWER—1000型反应堆的堆芯功率分布控制方法，以改善燃料组件的运行条件。在2001年投入运行的俄罗斯伏尔加-顿斯克核电站1号机

2、组首先采用了改进的控制方法，在田湾核电站也将采用同样的运行控制方法。本文阐述改进控制方法的基本要素之一，即堆芯燃料元件局部线功率密度的运行监控。堆芯局部功率由燃料元件的线功率密度Q1表征。从堆芯一种稳态向另一种状态转变时，线功率密度以大于燃料元件松弛速度的速率增加称为线功率密度的跃变6Q1,它以反应堆功率变化前后的线功率密度的变化值表征.线功率密度的跃变6Q1产生附加机械热应力，在大的跃变情况下燃料棒破损的概率增大，因此.最大可能地减小6Q1是保障燃料安全、可靠运行的重要条件。在反应堆的实际运行条件下，任何以规定的速率提升功率都会不可避免地引起SQL同时

3、功率分布畸变使6Q1在堆芯不同的点有明显的差别.严格地讲，功率分布畸变引起的6Q1即使在恒定功率水平下也可能发生・功率分布的畸变与反应堆控制方法有关，因此，采用保证6Q1低值的控制方法可以避免燃料损坏的附加风险.本文叙述使6Q1降低到某个允许限值6Q1俞的堆芯功率和功率分布控制最优的方法。这种方法基于燃料元件的局部功率与轴向功率偏移A0相联系的近似，而A0是反应堆操作员经常监测的参数.跃变是线功率可能变化的特殊情况.因此在实际运行中，通过限制线功率的变化矍AQ1低于允许值，便可限制6Q1W6Q1化本文以JW^250W/cm作为首循环的燃料限值为例，介绍局

4、部功率分布的监控方法.2堆芯局部功率分布Kv与A0的线性关系AO的定义为，"上二作・100%W其中：玖上，Wr."分别为堆芯上半部、下半部和全堆芯的功率。假设把堆芯沿堆芯轴向划分为N个单元体.在堆芯第i个单元体的相对功率为：Ku严肛・N1W式中：•第i个单元体的功率.设i为上半部堆芯的单元体的编号，则，£(心-切)100%N其中i•为与i对称的堆芯下半部内的单元体号.或者把具有j号的单元体分出之后，可改写为:AO=[(KvrKv・)+£(K*-K匕・)]・丄・100%gjN假设，凹100%"0N-2・以及，在40变化时保持某种平均值(Ky+K%・)/2二

5、巧可以得到下列关系:堆芯上半部K“0・0L4O+b堆芯下半部Kv』.*—0.01AO-i-bj这样，在考虑近似条件下的局部功率与/O线性相关.图1给出了根据扎波罗什核电站5号机组跟随负荷试验中的测量数据得到的Kv=max(Kvj)与的关系曲线，线性关系特性得到了证明.图1扎波罗什核电站5号机组试验数据：功率分布不均匀系数Kv与AO的关系在附图2上的数据对应于田湾核电站1号机组首次循环的各种功率水平和控制棒工作组处于堆芯高度70—90%范围内不同位置情况下反应堆稳态及毎振荡过程中的计算的Kv与AO关系.在这张图上可以作两条包络的直线为：/Cv=a±--4O

6、+6±：Kv=arMO+片分别保守地限制堆芯上半部（a±>0）和下半部（a「〜）的Kv.3.0一2.B262.4一2.2161.8—10-02-0.0一-9Q-80-70-60-50-40-30-20-10010203040506070AO,%•1.7S。2•■泾OKSff图2.K严与AO关系图（田湾核电站I号机组首循环）3限制线功率密度跃变与限制A0的关系在某个堆芯单元体可以取：Ql=Kv-Kk-W/L其中：Kv-在该单元体的相对释能功率；Kk_堆芯燃料元件相对释能的保守值；W—反应堆的当前热功率；—WWER-1000的燃料元件的燃料部分的总长度（W—

7、平均线功率）。那么，当反应坡状态变化时，线功率密度跃变值保守地表示为：&QI=Kk［（Kv+^Kv）（W+LW）/L-Kv・W/L］保守地将Kv与AO的关系表示为Kv=aAO+b,并对反应堆终状态采用Wfin=W+J^?（lAOfia表示，则可以对堆芯上半部和下半部分别保守地得到：AQ甘［AO”・W仙-40・用+（蚣-"卩屮上］K・ajL⑴鸟=［他％."O•“+（%-“）歼/a下IK・叶仏采用L=17996015cm(355cmX311X163),以及附图2的下列数值:。上=0.019,aF=~0.02,bL=1.4»片=1.3式（1）可以根据AO和W的

8、当时（初值）值确定响应的终态值AOm和Wm，从而以最小的线功率跃变控制反应堆功率