李斌 喻扬 沈华
秦山核电 浙江海盐 314300
摘要：本文介绍了轴向功率偏差△I的定义和影响因素。定性分析了两种不同降负荷方式对△I的影响。详细介绍方家山2号机组针对计划性负荷变化过程，从指定策略到实施是如何控制△I的。
关键词：△I，定义，影响因素，策略
1、引言
目前，我国核电机组大多数情况下都处于带基本负荷运行状态。但有些特殊情况下，如节假日和设备检修要求等，核电站需要降负荷运行一段时间，然后再恢复满功率运行。在负荷变化过程中，操纵员需要关注的一个重要指标就是轴向功率偏差△I。而△I的影响因素很多，面对同样的负荷变化过程可能有多种控制方式，如何找到一种最佳的控制方式就显得尤为重要。
2、轴向功率偏差△I的定义
对于某一功率水平△I的定义如下：
3、变功率期间△I的影响因素
3.1控制棒棒位
稳定运行期间，根据技术规范的要求，G棒必须提到堆顶。R棒一般位于调节带中部，即靠近堆顶的位置。
因此，对于R棒来说，插入总是时△I往负方向发展。对于G棒来说，刚开始插入时，使得△I往负方向发展，但是当棒插入到堆芯中平面以下时，有可能使得△I往正方向发展。
3.2慢化剂温度变化
当功率下降时，由于堆芯入口、出口以及平均温度都是随功率线性变化的，所以出口温度比入口温度下降的多，由于慢化剂温度的负反馈效应，将导致堆芯上部功率相对下部功率增加，使得△I往正方向发展。
3.3氙毒
在堆芯总功率水平保持不变的条件下，由于某种初始扰动引起轴向功率分布改变时，可能导致轴向氙振荡。例如控制棒插入使轴向功率峰向堆芯下部移动时，假设堆芯总的功率水平不变，但在堆芯下部，由于轴向功率峰向堆芯下部移动，使堆芯下部相对功率密度提高，氙毒将首先趋向减少，使功率密度更趋增加；而在堆芯上部，相对功率密度减少，氙毒将首先趋向增加，使功率密度更趋下降。但当堆芯下部氙毒减少到最小值再逐渐增加，同时堆芯上部氙毒增加到最大值再逐渐减少，此时堆芯上部功率降低到最小值，而堆芯下部功率增加到最大值，然后，堆芯功率将反向变化，即下部功率密度不断减少，而氙毒不断增加，使下部功率密度更趋减少；上部功率密度不断增加，而氙毒不断减少，使上部功率密度更趋增加。从而，形成了轴向氙振荡，也导致轴向功率形状振荡，和△I振荡。
当功率从满功率或某个高功率水平降至某个低功率水平并保持该功率水平运行后，由于慢化剂温度变化的影响，将使轴向功率形状的峰值向堆芯上部移动，即使△I向正向发展，这种降功率前后的轴向功率形状的改变同样如上所述会产生轴向氙振荡，并进而引起轴向功率形状振荡，使△I振荡。
总结一句，当轴向氙振荡产生时，它将使轴向功率形状产生振荡，并使△I振荡。
4、计划功率变化暂态过程中ΔI的控制
我们知道，降功率有两种方式：一是经过硼化，G棒不动，二是靠插G棒，而这两种方式对ΔI的影响是不同的，我们下面就分别讨论。
4.1硼化降功率
当采用膨化的方式降功率时，根据上面影响因素的分析，在没有其他干预措施的情况下，ΔI会向正的方向偏移，并最终可能超出运行限值。
因此，对于硼化降功率，推荐的做法是：在计划降功率前一、二天（或更早），将运行点置于ΔIref2±3%的范围内，R棒置于较高的位置（二者应互相兼顾），在降功率过程中，根据ΔI的变化，通过适时的插入R棒使ΔI控制在ΔIref2±3%的范围内，这样就可以减少堆上、下部功率降变化的不一致，从而减少由此引起的堆芯上、下部氙毒变化的不一致，使后续ΔI容易控制。当反应堆功率达到目标内功率并运行一段时间（约6-8小时）后，开始解毒，这时ΔI会向负的方向偏移，这时可通过适当的提升R棒来控制，但应注意R棒不宜提得过高，以便为以后的功率提升留有足够的裕量。
4.2插G棒降功率
由于G棒在堆芯内的移动是按叠步程序进行的，在降功率过程中，首先插入的是G1棒，当G1棒插到一定位置后，G2开始下插随后是N1棒。因此，在用G棒降功率时，堆芯上部功率的降低先于堆芯下部，因此，ΔI朝着负的方向偏移，另外，上部功率降低先于下部功率的降低导致了上部氙毒的增加，先于下部氙毒的增加，从而使得ΔI进一步向负的方向偏移，随后，当控制棒在堆芯下部移动时，ΔI向负的方向偏移的趋势会得到抑制。
因此，通过插G棒降功率所引起的ΔI变化趋势，单从降功率过程中ΔI的控制而言，它使得ΔI的控制更容易。但是，如果我们不采取适当的方法进行补偿的话，是必使得G棒插入过深以及ΔI变化过大，这就给我们要在规定的时间内将G棒提出堆芯以及随后的ΔI的控制带来了困难。
5、方家山2号机组计划性降功率过程
5.1计划安排：
●5月1日6：00开始以3MW/min的速率降功率至50%额定功率，处理2号机组3号主泵缺陷；
●5月1日10：00开始以3MW/min的速率升功率至75%额定功率，清洗3号主给水泵入口过滤器并进行调门试验；
●5月1日15：30开始以3MW/min的速率升功率至满功率运行。
5.2降功率策略：
●本次降功率采取G棒跟随下插的控制方式；
●50%额定功率稳定期间，优先采取提G棒方式来补偿积毒效应，并关注△I，如果△I偏正则采用稀释方式辅助控制；
●升功率到75%额定功率期间采取稀释＋提G棒方式控制△I不超过梯形图1线，便于后续做调门试验；
●75%额定功率稳定期间采取硼化补偿消毒效应。
5.3具体实施步骤：
●图1中曲线○1为降功率至50%额定功率（545MW）期间△I的变化过程：
在次期间功率亏损全部是通过G棒下插和积毒效应来补偿，期间未进行硼化和稀释操作。通过改变007KU来控制△Tavg，保持R棒位置不变。
8：45，降功率至545WM，007KU输入值为95MW，R棒208/207步。
●图1中曲线○2为50%额定功率（545MW）稳定期间△I的变化过程：
原计划10：00升功率，根据实际缺陷处理情况，延时到10：30升功率，期间完全通过改变007KU输入值提升G棒来补偿积毒引入的负反应性。007KU输入值由95MW增加到285MW。
●图1中曲线○3为50%额定功率（545MW）升功率至75%额定功率（815MW）以及稳定功率期间△I的变化过程：
刚开始升功率时，由于△I偏负，此时通过改变007KU输入值（305MW）提升G棒来补偿功率亏损；
由于G棒提升，△I向正变化，为避免△I超过1线，通过大量稀释来补偿功率亏损，同时改小007KU输入值来延缓G棒的提升，并查R棒至205/205步。期间稀释4.3T，007KU输入值由305MW减少到235MW。
调门试验做完以后，稳定功率期间，主要通过大量硼化来补偿消毒效应，总共硼化0.6T。
●图2所示，执行调门试验期间，G棒叠步棒位由578步下插到514步。
由于功率刚升到75%额定功率就立即执行调门试验，此时消毒效果很明显，△Tavg很快就达到R棒下插动作定值（-0.83℃），同时调门试验又会导致R棒来回上升和下插，为了避免二者叠加导致R棒动作过多影响△I，所以在每两个调门试验步骤之间通过适当下插G棒来补偿消毒效应。
图1：功率变化期间△I的变化
5.4总结：
●如图一所示，G棒跟随下插的降功率方式，△I易于控制。并且可以
通过改变007KU的数值来实现△Tavg的控制，在功率变化过程中基本不用硼化/稀释，减少废水量。
●功率稳定期间，通过改变007KU输入值提升G棒来补偿积毒引入的负反应性，减少稀释，从而进一步减少废水量。
●升功率过程，则采用G棒提升和稀释来补偿功率亏损，采用R棒下插来控制△I，整个过程R棒从208/207步下插到205/205步，△I未超过1线，R棒和△I都有很大裕度，易于控制。
●通过这次实践，负荷跟踪运行模式，采用G棒跟随下插，整个过程△Tavg和△I都易于控制。
图2：功率变化期间各参数数值
6、结束语
轴向功率偏差△I的影响因素很多，控制方法和思路也是多种多样的，目前尚无控制△I的统一做法。希望本文的分析和实例能够为△I控制方法和思路提供参考。
参考文献
[1]郑福裕. 压水堆核电厂运行物理［Ｍ］. 北京：原子能出版社，2009.
[2]秦山核电厂扩建项目中级运行、高级运行 2012
论文作者:李斌,喻扬,沈华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/18
标签：功率论文; 轴向论文; 调门论文; 方式论文; 密度论文; 方向论文; 负荷论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;