核反应堆启动物理实验

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,反应堆启动及物理试验,一，反应堆启动及物理试验目的,二，反应堆启动及物理试验的项目,三，日常堆芯管理,一，反应堆物理启动试验目的,1,，确保反应堆安全达到临界，直到满功率发电；,2,，校核物理设计的正确性；,3,，验证装料过程的正确性；,4,，为核电厂运行提供数据；,5,，验证核电厂的安全性；,6,，为后续核电厂的物理设计提供试验测量数据，以改进设计计算方法，设计更先进的堆性,。,二，启动物理试验主要项目：,1,，临界试验,2,，控制棒刻度,3,，硼浓度价值测量,4,，慢化剂温度系数测量试验,5,，反应堆芯功率对称性测量,6,，中子通量分布测量,7,，模拟卡棒试验（最小停堆深度的硼浓度测量）,8,，模拟弹棒试验,9,，碘坑启动试验,10,，氙震荡试验。,1,，反应堆临界试验,目的：确定反应堆临界硼浓度、临界棒位与物理设计计算值的一致性；验证装料过程的正确性。,内容：外推临界试验。,方法：外推法使得反应堆超临界，内插法得到临界点。,物理启动试验时需要的主要设备、用具,1,，核电厂所有系统、设备都必须在正常、可用状态（控制棒驱动机构、安全保护系统（如：周期保护装置（二套可用）功率保护装置（二套可用）等）；,2,，两套高灵敏中子探测器、计数音响装置和计数率表可用；（启动前中子计数率,0.5,计数,/s,）,;,3,，,T,曲线或表；,4,，反应性测量仪（两台）；,5,，秒表、倒数尺、方格纸、其他文具用品等；,6,，反应堆控制保护系统应能正常工作，电厂各个系统处于可用。,临界试验时的基本步骤,1,，提安全棒；（,外推临界,）,2,，提功率棒；（,外推临界外推临界）,3,，加水稀释硼浓度,外推临界，此时可用三种不同的添加反应性的方法外推，硼浓度、加水量、加水时间,（稀释到根据计算的临界硼浓度大致到,1200ppm,）,（加水速度有核安全要求，不能太快（减硼速率,200,250ppm/h,）引入的反应性速率,0.00001/s,）,4,提调节棒,外推临界,；（如到临界计算高度未临界，则下棒，稀释硼浓度，再用硼浓度,外推临界,大致每次稀释,20-30ppm,）,5,，再提调节棒,外推临界,（,外推临界）。,反应堆临界试验,注意点：,首先必须把安全棒提到顶；,可用提棒、硼浓度、加清水数量、（加水时间,),等分别外推，但是，每次只能用一种方法添加反应性；,至少保证要有二套探测器能正常工作；,探测器要尽可能对称放置；,如有本底计数应扣除；,外推要有二个人以上的人独立进行；,注意比例尺的更换；,用提棒外时应注意控制棒的微分效率的变化；,AP-1000,堆芯布置图,.doc,每次添加反应性的数量（硼浓度稀释的速度和量）要有规定，（如：不超过外推最小数值的三分之一）；,添加反应性向超临界过渡时反应堆的有效倍增系数应在,Ke,0.998,时进行，（计数率应翻了,5,翻以上两套计数外推值相差不超过,0.0002,）添加的反应性估计值不大于,0.002,；,达到超临界后，测量周期后回插到临界，确定准确的临界点。,临界后需要进行的试验,三种（功率范围）探测器的线性度和衔接测量；,源量程：,BF,3,正比计数管或裂变电离室,中间量程：,补偿电离室,功率量程：长中子电离室,通过对多普勒效应现象测量，选择确定物理试验的通量水平，应在出现多普勒效应的起始点以下一个数量级到二个数量级之间作为物理试验的范围（控制棒刻度、硼浓度价值测量等）。（有两个目的）,2,，控制棒刻度试验,目的：确定每组控制棒的效率（微分效率和积分效率）；验证计算的正确性；确定自动调节棒的线性段。,内容：控制棒微分效率和积分效率的测量。,测量方法：反应性仪法（数字法或模拟机法）、周期法（反应堆临界以后），简单介绍次临界下测量反应性的方法（脉冲中子法、,Po,法、,Pcc,法；后备反应性测量）。,达到临界后首先要在刻度控制棒前刻度反应性仪，刻度方法用提调节棒测量周期，同时用反应性仪测量反应性，用测量的周期查表得到的反应性与反应性仪测量的反应性进行比较，应在,4,内符合，如超过此值，应调节反应性仪，直到满足为止。,用稀释硼浓度，刻度调节棒的反应性；再用调节棒刻度其他控制棒的反应性（用逐一置换的方法）。,3,，硼浓度价值测量试验,目的：确定单位硼浓度的反应性当量，为运行过程中稀释硼浓度提供依据。,测量方法：温度不变的情况下，用已经刻度的控制棒效率来度量硼浓度的变化所引起的反应性变化。只要知道了这一段控制棒的反应性价值就可计算硼浓度的价值。,4,，慢化剂温度系数测量试验,目的：测量热态工况下的反应堆等温温度系数，确定其温度系数,0,（国家核安全局的安全限值）。,测量内容：反应堆处于热态零功率情况下，慢化剂温度升高,2,度及降低,2,度引起的反应性变化量。,注意点：如果测量发现温度系数为正值时，应考虑插入部分控制棒，适当稀释硼浓度达到热态临界后重新测量，如此，直到温度系数达到规定的要求。,AP-1000,堆芯布置图,.doc,5,，反应堆堆芯功率对称性测量,目的：测量反应堆堆芯功率对称性，大致确定堆芯功率的轴向、径向功率分布的不对称性在规定的范围之内。,测量内容：用功率量程探测器的上下探头的对称位置，测量堆芯功率对称情况，估计堆芯功率分布的合适性。,测量方法：用功率量程探测器的上下探头分别同时测量对称位置的功率，比较可得到径向和轴向功率偏差情况。,6,，中子通量分布测量试验,目的,:,测定不同棒栅下的堆芯功率分布对应的功率分布不均匀系数，确定其是否在计算给出的范围内。,内容：根据计算确定的棒态测量中子通量分布，确定不均匀系数与限制值的符合性。,注意点：控制棒棒态、中子通量测量仪的校核修正因子，测量过程中功率应稳定，确保测量的正确性。,测量设备：,5,个微型裂变室，每个对,19,个测量管通道，一共可测量,50,个元件盒内的通量，其中有一个通道是用于探测器相互校核的。,测量点：根据不同功率情况下控制棒的插入极限不同，对不同功率水平都要测量中子通量分布，把测量结果处理后与计算结果比较，确定功率分布不均匀系数在设计规定的范围之内。,7,，模拟卡棒试验（最小停堆裕度临界硼浓度测量）,目的：在紧急情况下，一束最大价值控制棒卡住后依靠其他控制棒进行紧急停堆时的反应堆停堆深度（,AP-1000,规定,1.6,/,e,）（确保堆芯温度下降时反应堆不会重返临界）。,原来的含义是：把一束控制棒卡住后，其他控制棒紧急落下的反应性当量。,注意：在启动阶段是不允许硼浓度小于最小停堆裕度临界硼浓度的，一旦在这种情况下发生以外的话，反应堆的安全保护严重不足，因此应特别防止误操作。,操作方法：在临界棒位，临界硼浓度的情况下，除最大价值的一束控制棒在顶不动外，通过稀释硼浓度把其他控制棒逐步下插反应堆保持在临界，当除最大价值一束控制棒在顶，其他控制棒都下插到底时，测量堆芯的通量分布，这就是模拟卡棒试验，一方面可以满功率情况下发生卡棒时，反应堆燃料元件的安全性（不会烧毁），另一方面，可通过硼浓度价值的计算，得到一束最大价值的控制棒卡住的情况下的停堆深度。,8,，模拟弹棒试验,目的：一束反应性最大的控制棒意外提出堆芯时，反应堆的安全性。,内容：测量把插入堆芯一束反应性最大的控制棒束提到顶临界后测量通量分布，确定堆芯通量上升的峰值，不会引起燃料元件的烧毁。,9,，碘坑启动试验,目的：反应堆在满功率运行工况下，以外停堆后，因电网要求，需要短时间内启动的可能性测量。,内容：测量碘坑的反应性当量。,步骤：满功率运行（约,40,小时）后，停堆,10,小时以后氙浓度最大（有其引进的负反应性称为碘坑）在这一点反应堆的临界棒位点（硼浓度）与停堆前的差所对应的反应性就是碘坑。,10,，氙震荡试验,目的：测量反应堆由氙引起震荡的稳定性（确定震荡不是发散的）。,方法；反应堆在较高功率情况下，（如：,75,），在达到平衡氙时后，（,40,小时以上，局部缓慢插入反应性（约,3,小时）,t,同时稀释硼浓度使功率稳定不变，维持,4,小时，测量有代表性的通量管，测量中子通量的轴向偏移，然后用,2,3,个小时回到原来状态，然后不断用代表性的通量管测量中子通量的轴向偏移波动，,并确定相邻两个变化的峰值，根据测量结果计算：周期,T,、振幅,A,、震荡中心,C,稳定性指数,B,。,Xe-135,震荡表表示为：,A,e,Bt,.cos(2,t/T)+C,B,0,时，震荡是收敛的；,B=0,时，震荡是等幅的；,B,0,时，震荡是发散的。,三，日常堆芯管理,(),1,，中子通量分布的测量,及时发现通量畸变点；为燃料管理（换料）提供数据（用于燃耗深度计算）；,2,，定期刻度调节棒的反应性效率，尤其是线性段及线性段的效率，确定调节棒所用线性段的合适性；,3,，定期刻度硼浓度反应性效率，为运行过程中稀释硼浓度提供数据；,4,，定期测量堆芯上下部分的功率偏差；,5,，其他（探测器通风、冷却；控制保护系统、专设安全设施的定期试验、定期检查、测量一回路中子等）,