1、核電廠的控制與運行,瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子,份額約為0.65%,份額約為99.35%,反應(yīng)堆的功率P隨時間t的變化規(guī)律如下：,設(shè)一座壓水堆，中子壽命l= 10-5 秒，在t = 0時刻突然階躍引入 k=0.0005的反應(yīng)性。 則 這樣在1秒鐘內(nèi)，反應(yīng)堆功率將變?yōu)槌跏嫉?e50 或 51021倍，無法控制！,若考慮緩發(fā)中子，則中子的平均壽命應(yīng)對所有中子（瞬發(fā)+緩發(fā)）平均，即,周期應(yīng)寫成 前一例題的周期變?yōu)?1秒鐘后，反應(yīng)堆功率變成 每秒鐘僅增加0.5%，完全來得及控制,溫度效應(yīng),首先假設(shè)負荷增加，則汽輪機發(fā)電機組轉(zhuǎn)速（或頻率）減小，由于調(diào)速器的作用，加大了汽輪機蒸汽閥門開度K。則有下列調(diào)節(jié)過程： 可

2、見結(jié)果是使反應(yīng)堆輸出功率 跟蹤了負荷 的需求。,反應(yīng)堆控制原理,K 1超臨界，功率增加 K = 1臨界， 功率恒定 K 1次臨界，功率降低,壓水堆核電廠的控制,反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng) 反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng) 硼濃度控制系統(tǒng) 穩(wěn)壓器壓力和液位控制系統(tǒng) 。,壓水堆核電廠的控制,反應(yīng)性控制和功率分布控制 功率調(diào)節(jié) 一回路系統(tǒng)(見一次冷卻劑系統(tǒng))壓力控制 穩(wěn)壓器水位控制 蒸汽發(fā)生器水位控制 蒸汽排放控制,反應(yīng)性控制和功率分布控制,壓水堆的快速變化反應(yīng)性控制主要通過改變控制棒在堆芯中的位置來實現(xiàn)，控制組件由16根(1515排列的燃料組件)或24根(1717排列的燃料組件)控制棒組成，控制棒上端固定在星

3、型架上，為圓柱形棒，內(nèi)裝銀-銦-鎘材料的中子吸收體，插在燃料組件的控制棒導(dǎo)向管內(nèi) 對于燃耗和氙中毒引起的緩慢的反應(yīng)性變化，通過改變冷卻劑中的硼濃度來補償 硼濃度控制系統(tǒng)通過注入硼酸或注入無離子水來調(diào)節(jié)冷卻劑中的硼濃度。通過手動或自動改變控制棒在堆芯中的位置，以及冷卻劑中的硼濃度，來控制堆內(nèi)的功率分布，以展平堆芯徑向的功率分布，并消除軸向的功率畸變,反應(yīng)堆功率控制,基本功能 ： 消除內(nèi)外擾動效應(yīng) 在一定功率下運行時，消除各種反應(yīng)性效應(yīng)，使反應(yīng)堆能夠穩(wěn)定運行(靠反應(yīng)堆反饋特性來實現(xiàn))； 實現(xiàn)輸出功率和需求負荷的一致性 當(dāng)負荷變化時使反應(yīng)堆能更好地進行自動跟蹤； （靠反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)來實現(xiàn)）,反應(yīng)

4、堆的反饋特性,反應(yīng)堆及動力裝置的各種反饋,R反應(yīng)堆； P動力裝置 A中毒反饋； B核燃料的溫度反饋； C水的溫度反饋； D流量反饋； E壓力反饋； F空泡反饋； G外部自動控制系統(tǒng) H手動控制,(A) 中毒反饋 功率變化氙濃度變化功率變化 特點:內(nèi)部反饋、反饋時間長 碘坑和氙振蕩 (B) 核燃料溫度反饋 功率變化燃料多普勒溫度效應(yīng)功率變化 特點：內(nèi)部反饋，反饋時間短（幾秒鐘）,(C) 慢化劑溫度反饋 功率變化慢化劑溫度、密度變化功率變化 特點：內(nèi)部反饋、反饋時間長于燃料反饋（10秒鐘） (D) 壓力、流量和空泡反饋 特點：反饋效應(yīng)小 (E) 外部控制反饋 外部自動控制系統(tǒng)，直接引入反應(yīng)性控制信

5、號,反應(yīng)性的自調(diào)、自穩(wěn)特性,反應(yīng)性的自穩(wěn)性 外部調(diào)節(jié)系統(tǒng)不起作用時，反應(yīng)堆靠自身在內(nèi)的反饋機制克服堆內(nèi)反應(yīng)性擾動所造成的不穩(wěn)定因素，使其工作狀態(tài)自動保持穩(wěn)定的特性。 反應(yīng)性的自調(diào)性 外部調(diào)節(jié)系統(tǒng)不起作用時，反應(yīng)堆靠自身在內(nèi)的反饋機制自動調(diào)整運行參數(shù)和輸出功率，以適應(yīng)負荷的變化反應(yīng)性的自調(diào)性通過堆內(nèi)各種負反饋來實現(xiàn)。,一回路系統(tǒng)壓力控制,借助穩(wěn)壓器的加熱器(在水區(qū)內(nèi))或噴霧器(在蒸汽區(qū)內(nèi))，以保持穩(wěn)壓器壓力在規(guī)定范圍內(nèi) 浸入式電加熱器裝在靠近穩(wěn)壓器的底部，由比例加熱器和后備加熱器兩部分組成，正常運行時，比例加熱器用來控制由于參數(shù)波動，以及熱損失引起的小量壓力變化 當(dāng)壓力信號過低時，后備加熱器就通

6、電投入工作，在穩(wěn)壓器內(nèi)產(chǎn)生更多的蒸汽，從而使壓力迅速上升 在穩(wěn)壓器頂部設(shè)有噴嘴，引入一回路冷段主泵出口的高壓水，當(dāng)壓力信號過高時，通過控制噴霧閥調(diào)節(jié)噴霧流量，噴霧使蒸汽冷凝，從而使穩(wěn)壓器壓力下降 另還設(shè)有兩個動力卸壓閥，在大的負荷降低的瞬變過程中，壓力增加過大時，依次打開卸壓閥，將穩(wěn)壓器內(nèi)多余蒸汽排至卸壓箱，使壓力迅速下降 如果發(fā)生完全失去負荷而又沒有停堆且蒸汽排放系統(tǒng)沒有動作，則穩(wěn)壓器安全閥自動打開，以限制一回路壓力過高,穩(wěn)壓器水位控制,反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)內(nèi)的水容量，即穩(wěn)壓器水位是靠化學(xué)和容積控制系統(tǒng)(CVCS)來保持的 在核電廠正常運行期間，穩(wěn)壓器水位通過調(diào)節(jié)上充流量來控制 至少要有一臺上充

7、泵連續(xù)地運轉(zhuǎn)，以平衡進入化學(xué)和容積控制系統(tǒng)進行凈化處理的下泄流量,蒸汽發(fā)生器水位控制,系統(tǒng)的基本功能是調(diào)節(jié)進入蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的給水流量，使得在正常運行工況下蒸汽發(fā)生器的水位保持在規(guī)定范圍內(nèi)，即程序水位，并在電廠正常瞬態(tài)期間補償由于溫度變化引起的二次側(cè)水體積收縮或膨脹，以及蒸汽出力變化造成的水位變化，防止不希望的反應(yīng)堆事故停閉和汽輪機事故停機,蒸汽排放控制,蒸汽排放系統(tǒng)的作用是在汽輪機負荷突然大幅度減少之后，有控制地將蒸汽直接排放至凝汽器，從而在蒸汽發(fā)生器上保持一個人為的負荷以減小反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的瞬態(tài)變化 隨后，控制棒系統(tǒng)，包括反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和自動降功率系統(tǒng)，把反應(yīng)堆的功率降低到一個新的

8、平衡值，而不引起出現(xiàn)超溫度或超壓力的事故停堆 本系統(tǒng)也可用于在熱停堆和冷停堆過程中排出反應(yīng)堆的余熱、進行核電廠冷卻，以及在反應(yīng)堆起動時排出多余蒸汽，使核電廠處于平衡無負荷狀態(tài) 系統(tǒng)有兩個子系統(tǒng) 蒸汽旁路排放控制系統(tǒng) 大氣釋放控制系統(tǒng),壓水堆電廠的穩(wěn)態(tài)運行方案,運行要求： 一回路平均溫度不能變化太大； 蒸汽發(fā)生器出口壓力不能過低； 反應(yīng)堆功率變化的速率必須滿足一定的跟蹤電網(wǎng)負荷的要求； 避免跟蹤電網(wǎng)負荷變化時控制棒組移動過多，造成過大的堆 芯功率分布畸變； 控制依據(jù) P=GCp (Tout-Tin) P=hS(Tav-Ts) Tav=(Tou+Tin)/2,壓水堆電廠的穩(wěn)態(tài)運行方案,兩個回路之間

9、的差值由冷卻劑平均溫度Tav和蒸汽發(fā)生器二次側(cè)飽和溫度Ts(或蒸汽壓力Ps)所決定。 對于這兩個參變量，恒定其中一個，另一個與輸出 功率相關(guān)。在這一條件下，給出兩種最基本的穩(wěn)定運行 方案： （1）二回路蒸汽壓力恒定，冷卻劑平均溫度和功率成 線性關(guān)系； （2）冷卻劑平均溫度恒定，二回路壓力與功率成一定函 數(shù)關(guān)系；,二回路蒸汽壓力恒定方案 當(dāng)反應(yīng)堆功率上升時，二回路蒸汽壓力恒定，流量增加； 冷卻劑平均溫度上升，反應(yīng)堆進口溫度和出口溫度都將上升； 特點： 對蒸汽發(fā)生器等二回路設(shè)備有利； 冷卻劑溫度變化引入反應(yīng)性變化，需要控制能力 強的控制棒設(shè)備； 冷卻劑熱脹冷縮，需要較大的穩(wěn)壓器設(shè)備,溫 度 或 壓 力,輸出功率PH,冷卻劑平均溫度恒定方案 功率上升： 冷卻劑平均溫度恒定，進口溫度下降，出口溫度上升； 二回路蒸汽壓力和溫度下降，蒸汽流量增加； 特點： 對一回路系統(tǒng)有利，可以較好的實現(xiàn)自穩(wěn)自調(diào)特性； 穩(wěn)壓器水位基本保持不變； 二回路流量和壓力變化大，對蒸汽發(fā)生器和汽輪機造 成負擔(dān)；,輸出功率PH,溫 度 或 壓 力,冷卻劑出口溫度恒定方案 功率上升： 冷卻劑出口溫度恒定，進口溫度和平均溫度下降； 二回路蒸汽壓力和溫度下降，蒸汽流量增加； 特點： 避免反應(yīng)堆出口溫度過高對反應(yīng)堆燃