一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法及系统，在核反应堆处于次临界状态下进行控制棒价值测量，包括：在监管部门释放临界控制点之前：与控制棒束组件落棒时间测量相结合进行控制棒价值测量，或与控制棒驱动机构性能检查相结合进行控制棒价值测量，或在热态落棒时间测量之后直接进行控制棒价值测量；在监管部门释放临界控制点之后，核反应堆临界前直接进行控制棒价值测量；本发明专利技术在不违反调试基本原则的基础上，提出次临界控制棒价值测量试验的具体条件和试验方法，从而在保证试验安全的前提下，尽量减少试验占用的关键路径，甚至减少总试验时间，提高电厂的经济性。提高电厂的经济性。提高电厂的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及核反应堆物理试验
，具体涉及一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法及系统。

技术介绍

[0002]根据核安全法规要求，核电厂在启动前需进行一系列的调试，主要目的包括：验证核电厂能在所有运行工况下安全运行；验证构筑物、系统和部件的性能符合设计和安全要求；对系统和设备进行考验，暴露并消除缺陷，以提高核电厂运行的安全可靠性；验证运行规程、定期试验规程以及某些异常工况下使用的规程；调整运行参数，以便制定合理的运行方式；等等。
[0003]调试的基本原则包括：调试工作分阶段进行；试验按顺序进行；试验尽可能模拟正常运行条件；试验应模拟运行参数最大可能达到的范围；必要时，只要无损于调试人员的安全、设备的完整性以及系统的清洁度，也可以模拟异常运行工况。最重要的是：调试试验中核电厂的安全决不能只依赖于未经试验的构筑物、系统和部件；等等。
[0004]核电厂调试中，装料后的试验可分为临界前试验、首次临界和低功率试验两个阶段。其中，临界前试验包括冷停堆状态和热停堆状态下的控制棒驱动机构性能检查、控制棒束组件落棒时间测量、堆芯中子通量测量仪表试验等；首次临界和低功率试验包括首次临界、控制棒价值测量、等温温度系数测量、临界硼浓度测量、中子通量分布测量等。
[0005]控制棒价值作为堆芯紧急停堆负反应性的主要贡献者，且作为多种控制棒异常移动引起的事故安全分析的重要输入条件，对堆芯安全起着非常重要的作用。控制棒价值测量试验就是为了验证实际控制棒价值与理论预计值的符合程度，从而保证堆芯设计的可靠性，确保堆芯安全。
[0006]传统的棒价值测量采用“硼稀释/硼化测量+棒刻棒”方法。首先采用硼稀释/硼化测量方法对具有最大积分反应性价值的控制棒组进行微分/积分价值测量，然后再使用棒刻棒方法对其它棒组进行微分/积分价值测量。这种传统的棒价值测量方法存在以下缺陷：一方面，该试验方法是基于准静态的点堆模型得到的，试验过程要求一次引入的反应性不能过大，堆芯必须维持在临界附近，这样导致试验非常耗时；另一方面，采用硼稀释/硼化测量方法还会产生大量的硼废水，进一步影响了核电厂的经济性。
[0007]近年来，国内核电厂逐渐采用动态刻棒试验方法来进行控制棒价值测量。该方法不要求堆芯维持在临界附近，只需要将待测棒组以最大允许速度从全提状态插入堆芯，插到堆底后再以最大允许速度提出堆芯，记录整个动态过程中的堆外探测器信号，结合理论计算得到的修正因子，消除静态空间效应和动态效应的影响，得到准确的控制棒价值。该方法与传统的硼刻法+棒刻棒方法相比，试验过程耗时大大减少，提高了电厂的经济性。但是，该方法要求在测量待测棒组价值之前，要将堆芯置于所有控制棒全提的临界状态，然后才能开始下插待测棒组进行测量。占用了堆芯临界后的关键路径，限制对总试验时间的减少程度。
[0008]次临界控制棒价值测量方法是一种能够在反应堆处于较深次临界时进行控制棒价值测量的方法。日本北海道大学、西屋公司都公开发表过相关的试验原理。本质上来说，都是通过求解带外源的中子扩散方程，计算得到一系列的修正因子，从而消除外源的空间效应、中子通量高阶谐波等因素的影响，得到准确的控制棒价值。次临界刻棒试验是在反应堆处于次临界状态下进行的，不占用临界后的关键路径，且具有试验固有安全性的特点，可以避免包括动态刻棒在内的现有刻棒试验中由于操作失误可能导致反应堆紧急停堆的风险。
[0009]尽管国内外已有较多关于次临界控制棒价值测量原理的公开文献，但它们都没有明确该试验应该在什么阶段、什么堆芯条件下进行，也没有说明在不同的堆芯条件下该如何进行该试验。若在核电厂临界前随意选择一个时间开展控制棒价值测量试验，则一方面上述过程所需的时间无法节省，另一方面可能因为不满足调试基本原则而带来安全方面的风险。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题是现有的次临界控制棒价值测量方法，不能明确该试验应该在什么阶段、什么堆芯条件下进行，也没有说明在不同的堆芯条件下该如何进行该试验，若在核电厂临界前随意选择一个时间开展控制棒价值测量试验，一方面需要单独的控制棒价值测量试验时间而且单独试验的条件也需要单独准备，另一方面可能因为不满足调试基本原则而带来安全方面的风险；本专利技术目的在于提供一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法及系统，以解决上述问题。
[0011]本专利技术通过下述技术方案实现：本方案提供一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法，在核反应堆处于次临界状态下进行控制棒价值测量，包括：在监管部门释放临界控制点之前：与控制棒束组件落棒时间测量相结合进行控制棒价值测量，或与控制棒驱动机构性能检查相结合进行控制棒价值测量，或在热态落棒时间测量之后直接进行控制棒价值测量；在监管部门释放临界控制点之后，核反应堆临界前直接进行控制棒价值测量。
[0012]本方案工作原理：本方案将次临界控制棒价值测量试验与现有调试试验（热态或冷态下控制棒束组件落棒时间测量，热态或冷态下控制棒驱动机构性能检查）相结合，与分开进行两个实验相比，不仅节省了将堆芯调整到基准状态所需的时间，还节省了将堆芯调整到待测状态的时间，更大程度地减少了核电厂大修总时间；在进行次临界控制棒价值测量试验时，试验条件以现有调试试验为准，不需要单独准备次临界控制棒价值测量试验条件，减少试验占用的关键路径，提高核电厂的经济性。本文中的控制棒步数的单位均为提出步。
[0013]在监管部门释放临界控制点之前进行控制棒价值测量，将原来监管部门释放临界控制点之后才能进行的控制棒价值测量试验挪到监管部门释放临界控制点之前进行，可以减少临界控制点释放较晚带来的总大修时间延长的程度；如附图1所示，假设单独进行控制棒价值测量耗时为t1，临界控制点释放后除控制棒价值测量以外的其他所有试验总耗时为t2，为了便于理解和描述，假设控制棒价值测量试验是大修的最后一个试验，该试验完成就
意味着大修结束。又假设由于某种原因导致临界控制点释放时间比大修原计划时间晚了t3，若控制棒价值测量在临界控制点释放后进行，则由于临界控制点晚释放导致总大修时间比原计划长了t3；如附图2所示，采用本方案后，在临界控制点释放前的计划试验都已完成后，等待临界控制点释放时，可以进行次临界控制棒价值测量试验，基于相同的假设，临界控制点晚释放导致总大修时间只比原计划长了(t3
‑
t1)。
[0014]进一步优化方案为，与控制棒驱动机构性能检查相结合进行控制棒价值测量方法为：S1、将所有控制棒组提升到N步位置，待源量程测量通道计数率稳定后，进行中子计数率的采集得到基准状态中子计数率；S2、使待测棒组A从N步位置落入0步位置；S3、将待测棒组A从0步位置提升到N步位置，记录0步到N步之间的控制棒驱动机构电流；S4、将待测棒组A从N步位置提升至全提位置，记录N步到全提之间的控制棒驱动机构电流，并待源量程测量通道计数率稳定后，进行中子计数率的采集得到待测状态中子计数率；S5、将待测棒组A从全提位置插回到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法，其特征在于，在核反应堆处于次临界状态下进行控制棒价值测量，包括：在监管部门释放临界控制点之前：与控制棒束组件落棒时间测量相结合进行控制棒价值测量，或与控制棒驱动机构性能检查相结合进行控制棒价值测量，或在热态落棒时间测量之后直接进行控制棒价值测量；在监管部门释放临界控制点之后，核反应堆临界前直接进行控制棒价值测量。2.根据权利要求1所述的一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法，其特征在于，与控制棒驱动机构性能检查相结合进行控制棒价值测量方法为：S1、将所有控制棒组提升到N步位置，待源量程测量通道计数率稳定后，进行中子计数率的采集得到基准状态中子计数率；S2、使待测棒组A从N步位置落入0步位置；S3、将待测棒组A从0步位置提升到N步位置，记录0步到N步之间的控制棒驱动机构电流；S4、将待测棒组A从N步位置提升至全提位置，记录N步到全提之间的控制棒驱动机构电流，并待源量程测量通道计数率稳定后，进行中子计数率的采集得到待测状态中子计数率；S5、将待测棒组A从全提位置插回到N步位置，记录全提到N步之间的控制棒驱动机构电流；其中N步位置对应正常运行时控制棒组完全插入的位置。3.根据权利要求2所述的一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法，其特征在于，在装料后冷态下，与控制棒驱动机构性能检查相结合进行控制棒价值测量的试验条件为：一回路冷却剂的硼浓度不低于运行技术规范规定的换料停堆模式下的最小硼浓度；一回路冷却剂温度和压力处于运行技术规范规定的正常冷停堆范围之内；在装料后热态下，与控制棒驱动机构性能检查相结合进行控制棒价值测量的试验条件为：一回路冷却剂的硼浓度不低于运行技术规范规定的换料停堆模式下的最小硼浓度；一回路冷却剂温度和压力处于运行技术规范规定的正常热停堆范围之内。4.根据权利要求1所述的一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法，其特征在于，与控制棒束组件落棒时间测量相结合进行控制棒价值测量方法为：T1、将所有控制棒组提升到N步位置，待源量程测量通道计数率稳定后，进行中子计数率的采集得到基准状态中子计数率；T2、将待测棒组A提升至全提位置，待源量程测量通道计数率稳定后，进行中子计数率的采集得到待测状态中子计数率；T3、将待测棒组A中子组a的动力电源开关断开，同时记录其落棒曲线；T4、将待测棒组A中子组b的动力电源开关断开，同时记录其落棒曲线；T5、将待测棒组A从全插位置提出到N步位置；T6、重复步骤T2
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T5，依次对所有待测棒组完成测量。5.根据权利要求4所述的一种核反应堆次临界下控制棒价值测量方法，其特征在于，在装料后冷态下，与控制棒束组件落棒时间测量相结合进行控制棒价值测量的试验条件为：一回路冷却剂的硼浓度不低于运行技术规范规定的换料停堆模式下的最小硼浓度；一回路冷却剂温度和压力处于运行技术规范规定的正常冷停堆范围之内；
在装料后热态下，与控制棒束组件落棒时间测量相结合进行控制棒价值测量的试验条件为：一回路冷却剂的硼浓度不低于运行技术规范规定的换料停堆模式下的最小硼浓度；一回路冷却剂温度和压力处于运行技术规范规定...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，王永明，卢迪，黄灿，廖鸿宽，赵德华，刘同先，胥俊勇，于颖锐，刘明权，李庆，王丹，关仲华，唐霄，陈飞飞，刘佳艺，彭星杰，李向阳，
申请(专利权)人：海南核电有限公司，
类型：发明
国别省市：