ap1000反应堆功率控制系统分析

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1、AP1000反应堆功率控制系统分析　　摘要本文详细分析了AP1000反应堆功率控制系统在高、低功率水平下的反应堆功率控制、轴向功率分布的控制，总结了AP1000反应堆功率控制系统的特点，提出了今后运行过程中可能的风险和相应的建议。　　关键词反应堆功率水平；功率分布；控制棒；控制　　中图分类号TL3文献标识码A文章编号1674-6708（2016）170-0214-02　　反应堆功率控制系统是核电厂的核心控制系统之一，其主要功能是实现对反应堆功率的自动控制，包括整个反应堆的功率水平控制以及反应堆内的轴向功率分布

2、控制。本文将从高功率模式下的平均温度控制、低功率模式下的反应堆功率控制，反应堆轴向功率分布控制等方面来详细分析AP1000的反应堆功率控制系统的控制方式和特点。　　1AP1000反应堆功率水平控制　　1.1高功率水平下的反应堆功率水平控制　　高功率（15%FP～100%FP）水平下，通过两个偏差信号之和得到的总偏差信号来向控制棒控制逻辑柜输出控制棒移动速度和移动方向信号，通过调节M棒组维持反应堆冷却剂的平均温度和功率水平一致。这两个偏差信号分别是：温度偏差信号和功率偏差信号。5　　温度偏差信号为主偏差信号，是

3、汽机功率转化得到的参考温度信号与测得的高选反应堆冷却剂平均温度信号之差；反应堆冷却剂平均温度由热段和冷段测量温度来决定，参考温度在零负荷至满负荷范围内，随着汽轮机负荷线性增加。功率偏差信号是汽机输出功率信号与测量核功率信号之差。该输入控制信号能改善系统的响应，减少系统的瞬态峰值，因此可以提高控制子系统的控制性能。　　1.2低功率水平下的反应堆功率水平控制　　低功率控制模式（3%FP～15%FP）主要是启动和停堆时使用，其控制偏差由功率偏差形成，即操纵员设定的功率给定值与反应堆外核测功率之差，用以控制控制棒的移

4、动方向和速度。该模式下，汽轮机解列，蒸汽旁路排放系统用于调节反应堆冷却剂的温度，操纵员可以输入核功率整定值、以及变化到目标功率水平的时间，使核功率按照设定的速率线性变化，达到期望的核功率。低功率棒控模式适用于低功率水平（3%FP～15%FP），主要是启动或停堆时，操纵员可以手动选择低功率控制模式。在该控制模式下，功率整定值与测量核功率信号相比较的差值用以控制控制棒的移动方向和速度。在该模式下，操纵员需要手动输入期望的功率值和达到该功率值的时间，经一个核功率整定值计算单元后输出功率整定值信号。需要指出的是，低功

5、率棒控模式需要满足以下几个条件：3%FP<核功率<15%FP；控制棒在自动；蒸汽旁排未闭锁；操纵员需手动选择低功率控制模式。以上任一条件不满足，则控制棒（M棒组）将会自动切换至手动并且自动切到高功率棒控模式。　　1.3轴向功率分布控制　　AP1000核电站采用常轴向偏移控制策略。正常运行时，ΔI应该在上限和下限之间，如果Δ5I超出了上限，说明堆芯上部产生的功率过多的大于堆芯下部产生的功率，发出插入AO棒组指令；如果ΔI超出下限，则反之，发出提出AO棒组指令。这一过程，通过比较实测的ΔI与经计算得到的控制带的上

6、限值和下限值来实现。　　实测的ΔI信号来自于PMS，通过堆外功率量程中子通量探测器来产生测量ΔI信号，通过堆内中子通量探测器来产生校正信号，并通过校正信号校正测量ΔI信号。ΔI整定值计算单元的作用是产生参考ΔI信号，参考ΔI信号是核功率、回环输入、目标ΔI和偏差范围输入的函数。其中，回环输入用以给AO控制单元至棒控逻辑柜的输出信号增加一个回环，以增加系统的稳定性。目标ΔI和偏差范围输入给操纵员提供一个手段，可以根据运行需要手动调整ΔIT、ΔIH或者ΔIL。　　2AP1000反应堆功率控制系统特点分析　　综上所

7、述，AP1000反应堆功率控制系统具有以下特点：　　1）功率运行期间，采用M棒（灰棒）进行反应性补偿，机组具备快速的负荷响应能力。因此，AP1000反应堆功率控制系统能够更好的实现日负荷跟踪、负荷调节和频率控制，更能满足当前电网发展的需要。　　2）由于负荷跟踪是通过M棒来完成的，不需要进行调硼，这种采用控制棒进行功率调节的方法既能发挥控制棒控制灵活的特点，又能使控制棒的作用与硼酸浓度的调节作用相结合，使反应堆的控制更为灵活、且大大减轻了化学和容积控制系统的负担和调硼期间放射性废物的产生。5　　3）低功率时，运

8、行瞬态不会发生，且停堆裕量更大，棒控系统的控制逻辑较为简单，相较而言，高功率模式下的功率控制更为复杂和精确、且自动化程度更高，如果进入低功率模式的任一条件不满足，则控制系统会自动切换到高功率控制模式并将M棒组自动切换至手动，确保反应堆安全。　　4）无论是高功率模式还是低功率模式下的棒控信号，均输入到同一个控制棒移动方向、速度控制单元，该单元设置有死区和回差，死区和回差会随着高功率棒控模式和低功率棒控