秦山第二核电厂功率标定的分析（叶国栋、潘 二期）.doc

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1、秦山第二核电厂功率标定方法的分析叶国栋、潘泽飞（核电秦山联营有限公司，邮编：314300）【摘要】：功率是涉及核电站反应堆安全、稳定和经济运行的一个非常重要的特征物理量。本文通过对秦山第二核电厂1、2号机组这几年所使用的几种不同的反应堆功率计算方法的分析和经验总结，给出了目前在秦山第二核电厂两台机组上比较切实可行的反应堆机组在正常功率运行期间的功率标定方法。【关键词】：核电厂；功率标定；热平衡1.引言功率是表征反应堆特性参数中一个非常重要的特征物理量。对于一个反应堆，其功率又有核功率和热功率之分。

2、核功率和中子通量密切相关，它是随着堆内中子通量的变化而瞬变的。其计算公式可以表达为：P＝RVEf=fSfVEf（1）其中，f为反应堆平均热中子通量，Sf是宏观裂变截面，V是堆芯体积，Ef是每次裂变所放出的能量。反应堆热功率即堆芯冷却剂进出口焓差，它是受裂变能量在燃料内的传输和冷却剂热工水力参数的影响。虽然它是跟随核功率的变化而变化，但是有滞后性。其计算公式可以简单表达为：P＝Q（Hout-Hin）（2）其中，Hout指堆芯出口焓，Hin指堆芯入口焓，Q是冷却剂质量流量。在反应堆稳定运行期间，其核功

3、率与热功率是相等的。堆芯产生多少核功率，冷却剂也就带出多少热功率。但是在事故瞬态工况下（如弹棒事故），热功率的变化将跟不上核功率的瞬变，会有一个迟滞效果，此时的核、热功率是不相等的。由于核、热功率对于反应堆运行、安全分析和经济而言都是很重要的物理参数，因此如何用仪表精确标定出堆芯的实际功率，对于反应堆更安全、稳定和经济的运行以及更精确的统计反应堆的循环燃耗有着很大的意义。因此，本文给出了几种不同的反应堆功率计算方法和使用的经验总结。2.秦山二期一、二号机组目前使用的功率标定方法秦山第二核电厂目前有

4、三种不同的计算方法给出功率的指示：KIT系统热平衡功率、RPN堆外核测给出的核功率和KME热平衡测量给出的热功率。2.1)KIT系统热平衡功率KIT系统热平衡法是根据反应堆进出口冷却剂的焓差（即俗称的小温差法）来进行反应堆热功率的计算。对于每一条冷却剂环路，其热功率的计算如下所示：（3）式中：—环路流量—冷却剂泵实际转速—冷却剂泵理论转速—冷段温度的冷却剂密度—热段温度的焓—冷段温度的焓上式中主泵转速项是用来修正电网频率的波动。堆芯总的热功率就等于各个冷却剂环路热功率的和。一方面由于该系统压力、温

5、度、流量的测量仪表都安装在环境条件较差（高温、高压、高放）的一回路上,仪表精度相对较差；另一方面由于反应堆冷却剂的流量难以准确测量（小温差法的主要误差来源），所以一次侧小温差法热平衡计算功率的精度较差。但由于该方法计算简单，速度快，因此常用作反应堆在线堆芯热功率的计算，为堆芯的热功率指示提供一个参考值。在日常堆芯监督过程中，该值可以通过定期试验的方法，用其它更为精确的热功率计算方法来对其进行校准和修正。2.2)RPN堆外核测功率RPN堆外核测系统包括源量程、中间量程、功率量程三个测量通道。其中源量

6、程使用硼比计数器，主要用于在次临界状态下堆内中子通量的测量；中间量程使用γ补偿电离室探测，其测量的范围是从零功率到满功率，但其主要用于在低功率下堆内核功率的监测；功率量程使用的是六节电离室，主要用于反应堆在正常功率运行期间的核功率监测。反应堆正常功率运行时，RPN功率量程测量通道主要是通过接收泄漏到堆外的快中子，来达到给出堆内核功率水平的目的。其工作原理可用下式表达：P＝RVEf=fSfVEf（4）式中：f表示反应堆平均热中子通量，可以根据堆外泄漏中子换算得到Sf是U-235的宏观裂变截面V表示堆

7、芯体积Ef表示每次裂变所放出的能量由于U-235的宏观裂变截面受到堆内中子能谱的影响而变化，因此在不同的功率台阶需要对RPN功率量程测量通道进行校刻。同时由于U-235的宏观裂变截面还随着堆芯燃耗的加深而减小，因此在反应堆满功率正常运行时，仍然需要定期对RPN功率量测量程通道进行校刻。RPN功率量程通道指示功率和校刻系数的关系公式：（5）（6）式中：K是总的功率调节系数，当功率偏差不大时可以直接通过调整K值来校准功率Kh是上部功率调整系数Kb是下部功率调整系数秦山第二核电厂运行技术规格书中明确规定

8、：在反应堆正常情况下，每运行间隔90个满功率天(EFPD)必须对RPN功率量程测量通道实施一次堆外通量测量电离室的刻度试验。试验结果通过调整K、Kh、Kb三个刻度系数，来达到校准核功率指示值和指示值的目的。另外，运行技术规格书还根据RPN功率量程测量通道本身的测量原理特性，在满足上述测量频度要求的前提下，对RPN功率量程给出的功率与KME热平衡计算给出的功率的偏差,做出了不能大于2%FP的规定。而在实际堆芯监督过程中，RPN功率量程功率和KME热平衡计算功率的偏差一般控制在1.5%