[發(fā)明專利]用于控制壓水核反應堆的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280069983.3
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN104115232B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設計）人: P·巴爾特萊;A·格羅塞特特;J·馬丁;J·L·穆勒瓦
• 申請（專利權）人: 阿海琺核能公司
• 主分類號: G21D3/08
• 分類號: G21D3/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,鄭振

技術領域

本發(fā)明涉及一種壓水核反應堆的控制方法，以最小化廢液體積和所施加的負荷，以控制壓水核反應堆的棒組(cluster)。

根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合在頻率調節(jié)和負荷跟蹤中控制核反應堆。

背景技術

在特別是像法國這樣的其中80％的電力由核反應堆產生的國家中，反應堆的總功率輸出變化以便適應它們所供應的電網(wǎng)的需要，這可以是有用的：這被稱為網(wǎng)絡跟蹤或負荷跟蹤。

頻率調節(jié)的目的在于實時調節(jié)生產，以匹配電能消耗，在電能消耗中發(fā)生小幅度的變化。

通過負荷跟蹤，調節(jié)反應堆產生的功率，以相應于電網(wǎng)運行服務預定的程序。該預測通常為每日的，但是能夠為每周的，但每日調節(jié)。負荷跟蹤同樣能夠良好地覆蓋一個或幾個每日變化以及在全功率和零功率之間的低功率的長期操作。

因而，特別期望在根據(jù)需要恢復為額定功率PN之前，反應堆在網(wǎng)絡需求低的長時間段內，能夠以低功率運行。

頻率調節(jié)并行地應用于這種負荷跟蹤程序，以使反應堆的生產匹配實時網(wǎng)絡需求。

反應堆供應的功率由控制裝置調節(jié)，控制裝置將由中子吸收元件組成的控制棒組設置在堆芯中的不同插入位置處，從而根據(jù)所需功率和/或反應堆芯檢測儀表的測量輸出，更多或更少地吸收中子，并且可能調節(jié)主冷卻劑中的中子吸收化合物諸如硼的濃度。

例如，控制裝置由一組電子和電氣設備組成，該組設備從源自檢測儀表線路的測量值開始，并且將它們與閾值比較，產生控制棒組的位移命令，和/或通過注入水(稀釋)或硼(加硼)來改變主冷卻劑中的硼濃度。

已知控制壓水反應堆的不同方法。大體上，控制由至少對下列狀態(tài)的控制和調節(jié)組成，即主冷卻劑的平均溫度T_moy，和熱(以及中子)功率分布，特別是軸向功率分布，以便防止在堆芯的高和低區(qū)域之間形成功率不平衡。

調節(jié)這些參數(shù)的方法取決于所使用的不同控制模式而變化，控制模式即通常稱為模式A、模式G、模式X和模式T的控制模式。大體上，通過控制棒組根據(jù)下列不同參數(shù)(諸如來自渦輪機的功率需求、冷卻劑溫度和設定溫度的當前值、和/或對主冷卻劑中硼濃度的可能改變)的位移以防止控制棒組被插入地太遠(將控制棒組插入太遠能夠干擾軸向功率分布)來調節(jié)平均溫度T_moy。

考慮下列事實確定控制核反應堆的方法選擇，事實即控制棒組的動作具有直接效果，而在溶液中注入硼的動作比較慢。

控制模式A的目標在于通過控制棒組的位移，保持冷卻劑的平均溫度等于基準溫度值，基準溫度值根據(jù)負荷(圖1)進行程控(programmed)。當操作者降低(或升高)渦輪機負荷時，調節(jié)系統(tǒng)導致插入(或抽出)棒組，從而控制冷卻劑的平均溫度，以便平均溫度等于基準溫度T_ref，其具有死區(qū)所限定的不確定性，該死區(qū)在基準溫度值附近具有大約為0.5至1℃的恒定幅度(如圖1中的虛線所示)。在移動時，控制棒組擾動功率分布，特別是軸向分布。當?shù)竭_軸向不平衡限值時，伴隨在主回路中加硼(或稀釋)冷卻劑，負荷降低(或升高)，從而不會將控制棒組插入(抽出)超過相應于軸向不平衡所需限值的限制插入位置。如果在負荷跟蹤低水平期間發(fā)生快功率恢復的要求，就存在下列風險，即控制棒組快速地移動至高制動位置，而未足夠快地發(fā)生稀釋以防止該動作。在該情況下，必須降低負荷，以使得符合稀釋/加硼效果的慣性，否則將發(fā)生顯著冷卻，這將損害機械設備的強度。因此，模式A特別不適合負荷跟蹤或頻率調節(jié)。

為了克服該缺點，已經(jīng)開發(fā)出一種方法，以控制傳統(tǒng)壓水反應堆(即，以模式A控制的反應堆)的冷卻劑溫度，從而提高反應堆的負荷跟蹤能力。在文獻FR2583207中公開了這種方法。

為了實現(xiàn)該目標，該方法限定了負荷變化期間的基準溫度T_PROG(圖2)，該溫度與穩(wěn)定狀態(tài)下的操作期間的基準溫度T_REF不同。被稱為程控(programmed)基準溫度(T_PROG)的負荷變化期間的基準溫度試圖遵循設定值，該設定值也最小化冷卻劑的硼濃度變化。該程控基準溫度被限制到上限和下限值，這些限值劃定了下列區(qū)域，在其中能夠程控負荷跟蹤期間的程控基準溫度的變化輪廓。圖2示出基準溫度在負荷跟蹤期間從100％額定功率變?yōu)?0％額定功率，然后恢復為100％額定功率的變化的程控輪廓。程控這種基準溫度變化輪廓具有次級優(yōu)點，即其在一些運行情況下，諸如頻率調節(jié)時，減少了棒組控制機構的步驟數(shù)。然而，該步驟數(shù)的減少不特別明顯，并且不能明顯地提高這些控制機構的壽命。