CPR1000核电机组APA泵RUNBACK时蒸汽发生器水位控制策略优化

APARUNBACK试验是验证两台APA (电动主给水泵系统)泵运行过程中一台故障跳闸,而未能联启备用泵的工况下机组以200%FP/min的速率快速降低至50%Pn负荷,APA单泵运行能使机组最终稳定,不因蒸汽发生器液位异常导致跳堆。此文从蒸汽发生器液位的影响因素分析,提出了切实有效的改善措施,并通过试验进行了验证。     

小型铅基堆自然转强迫循环热工水力瞬态特性分析

小型铅基堆运行于自然循环工况时为了大幅提升功率输出能力,运行工况需要由自然循环转换到强迫循环。然而在转换过程中,由于主泵的突然开启,流量迅速增加,导致堆芯功率以及反应性等参数剧烈波动,这会威胁到反应堆安全。因此,本文采用RELAP5/MOD4.0程序对10MW小型铅基堆进行仿真建模,分析了铅基堆在自然转强迫循环过渡过程的瞬态特性及其影响因素。计算结果表明,首先,初始功率水平越高,功率峰值越高,反应堆周期越小,这可能威胁反应堆的安全,因此需要依据核功率保护整定值选择出安全转换的最高初始功率水平(54%FP)。其次,采取人为干预措施或者逐次开启主泵措施可以有效减小功率等参数波动,提高了安全转换的最高初始自然循环功率水平,这对提升反应堆在转换过程中的安全性与可靠性具有重要意义。最后,制定了一套优化的运行控制策略能够确保其在较高功率水平下(70%FP)实现自然向强迫循环快速平稳安全地转换。     

射流装置启泵过程的瞬态特性

射流装置由射流泵和主泵组成,引入MRX(Marine Reactor X)压水堆一回路系统中,有助于提升反应堆的固有安全性。反应堆启泵过程中,流量急剧上升导致堆芯温度变化,影响堆芯运行安全。通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对引入射流装置MRX一回路10%满功率(Full Power,FP)、17.5%FP和25%FP堆芯功率下启泵进行三维瞬态模拟,分析MRX一回路中射流装置流场瞬态特性。结果表明,射流装置的加入可以改善一回路自然循环能力,提高启泵工况下冷却剂初始变化流量,减缓变化趋势,改善过渡安全性;启泵过程中一回路温度存在波动现象,且堆芯功率越大,波动幅度越大,时间越长;启泵完成后射流泵喷嘴处流速较大。验证了压水堆中引入射流装置提升反应堆固有安全性的可行性,同时为进一步优化设计方案提供方向参考。     

基于核电站完整二回路的数学模型

采用RELAP5程序对岭澳二期1000 MW核电站进行了核岛和常规岛的热工水力系统以及控制系统建模,分析了汽轮发电机负荷从100%FP瞬时阶跃下降到90%FP后再从90%FP瞬时阶跃上升到100%FP瞬态运行工况。通过对瞬态计算结果进行分析,显示了完整闭合的二回路模型在分析核电站负荷阶跃瞬变过程的优越性。     

CPR1000核电厂反应堆冷却剂泵电机绝缘问题分析

文章介绍了CPR1000反应堆冷却剂泵（主泵）电机轴电压产生的原理,针对轴电压对主泵电机设备运行产生的危害和影响,剖析影响主泵电机轴绝缘失效的原因,通过主泵电机轴绝缘故障问题实例,阐述了轴绝缘故障排除处理方法,并提出了几种改善轴绝缘的相关措施。     

电网频率下降时CPR1000反应堆主泵和电机瞬态分析

本文根据电机学原理,用RETRAN-02程序模拟电网频率下降时电动机的运行特性。同时模拟了CPR1000主冷却剂泵的水力特性和反应堆冷却剂系统的阻力特性。完整地研究主冷却剂泵和电机在电网频率下降时的运行瞬态。最后分析电网频率以4 Hz/s下降时CPR1000主冷却剂泵和电机的瞬态行为。     

核电厂主泵密封系统的安装与调试

研究CPR1000堆型核电厂反应堆冷却剂泵(RCP)密封安装工艺流程及方法,对RCP密封系统安装和调试过程中的各种情况进行分析,制定各种情况下核回路冲洗采取的特殊处理方案,为后续CPR1000项目RCP密封系统安装调试提供参考.     

基于Apros的套管式蒸汽发生器给水控制优化研究

针对套管式蒸汽发生器强耦合性造成的给水控制问题，以采用套管式蒸汽发生器的商用模块化小型反应堆汽水循环系统为研究对象，基于APROS软件建立汽水循环系统仿真模型。稳态仿真结果表明，仿真模型具有较高的仿真精度，满足仿真分析需求。通过升降负荷瞬态仿真试验，研究了套管式蒸汽发生器瞬态运行特性，研究结果表明，采用传统控制方案时，蒸汽流量和给水流量负荷跟随性较好，但蒸汽压力存在较大波动，且在功率由80%FP(FP为满功率)降至50%FP时会触发蒸汽排放。针对该问题提出了给水控制优化方案，仿真试验结果表明，优化后蒸汽压力波动范围明显降低，未触发蒸汽排放动作，系统安全性和稳定性得到了有效提升。     

反应堆轴向功率分布控制和功率能力分析

介绍了采用低维等效原理和综合技术,研制成功的反应堆轴向功率分布控制和功率能力分析的计算程序。程序的计算精度满足工程设计要求。在秦山二期2×600MWe核电厂反应堆核设计中,用该程序完成了该反应堆负荷跟踪计算和各种典型的运行功率瞬态分析,确定了该反应堆的运行控制模式和轴向功率偏移的安全保护定值。     

压水堆核电厂反应堆轴向功率分布控制

本文介绍了采用低维等效原理和综合法技术,研制成功的压水堆轴向功率偏移控制和负荷跟踪计算程序。该程序为我国秦山二期2×600MW 核电厂反应堆的核设计提供了急需的计算手段。程序的计算精度满足工程设计的要求。本文还利用此程序完成了该反应堆负荷跟踪计算和各种典型的运行功率瞬态分析,初步确定了该反应堆的运行控制方式和轴向功率偏移的安全保护定值。     

核仪表系统系数设置影响因素分析

核电厂在投入商业运行前,需进行一系列的调试试验确保系统和运行的可靠性。2010年8月,某百万千瓦级核电厂在50％FP甩负荷到厂用电的调试中意外停堆,导致停运两天,拖延了试验的进度。经现场分析发现意外停堆与RPN系数设置不当有关。中国核动力研究设计院快速响应并对事件原因进行了分析,提出了新的RPN系数,顺利完成了50％FP和100％FP甩负荷到厂用电试验。文章首先分析了RPN系数对中子注量率变化率计算的影响,然后分析了影响RPN系数设置的主要因素,给出了RPN系数设置的基本原则,为后续电站的调试试验与运行提供了参考,以避免同类事件再次发生。     

CPR1000核电机组延伸运行优化控制

延伸运行（SO）是压水堆核电机组灵活运行的重要手段,研究如何提升机组SO模式下的安全性和经济性具有重要意义。针对某中国改进型三环路压水堆（CPR1000）核电机组某次SO模式下一回路平均温度、堆芯热功率、堆芯轴向功率偏差和温度调节棒棒位等重要参数存在波动的案例,研究表明波动的主要原因是由于该CPR1000核电机组的汽轮机高压调节阀运行在流量特性曲线的陡峭区,导致阀门开度在外部扰动影响下产生波动,并诱发主蒸汽流量、一回路平均温度等重要参数的波动。结合该核电机组设备的运行特性,提出优化高压调节阀流量特性曲线和优化主蒸汽流量限值等策略来提高机组SO期间安全性和经济性。数台CPR1000核电机组采用SO模式的工程实践案例验证了该策略的有效性。      

超临界水冷堆典型非失水事故模拟

基于修改后的最佳估算程序ATHLET-SC建立了典型的超临界水冷反应堆系统模型。对3种典型的非失水事故（失去给水加热、汽轮机失去负载且旁排未开启、给水泵卡轴）进行了模拟和敏感性分析,得到了堆功率、质量流量、最高包壳温度和最高燃料中心温度随时间变化的计算结果。结果表明,上述事故中系统压力、最高燃料包壳温度和最高燃料中心温度均可满足事故安全准则。     

CPR1000核电厂反应堆功率标定系统设计及验证

简要介绍CPR1000核电厂反应堆功率标定系统的运算原理、系统结构、验证过程及结果。采用IAPWS-IF97水和蒸汽物性模型、焓差-热功率原理计算核电厂核蒸汽供应系统热功率与反应堆核功率。该套系统于岭澳核电站3号机组调试启动中成功完成了反应堆功率测量系统、控制系统的实态标定。实际应用表明功率标定系统能够可靠地完成CPR1000核电厂堆芯功率标定。     

Improvement of core control strategy for CPR1000: Load follow without boron adjustment

This paper presents the study of load follow operations without boron adjustment for CPR1000. To enable the CPR1000 to perform load follow maneuvers without changing soluble boron concentration, the worth of Rod Cluster Control Assemblies (RCCAs) are reconfigured with their amount and location unchanged according to the reactivity variations during the load follow transient. To ensure the real-time ability of the reactor core, the target axial offset (AO) during load follow operations is set to the same value with that in based load, and the Delta-I is maintained within the special trapezoidal shaped target band around its target value.For the simulation of the reactor core, the time-dependent one-dimensional two group diffusion equations with the reactivity feedback of moderator temperature, Doppler and xenon–iodine are used. The transverse buckling is adjusted at each time interval so that the one-dimensional model can match the average characteristics of the three-dimensional reactor core accurately. To show the superiority of the improved core control strategy for CPR1000 reactor, the load follow results employing the purposed boron-adjustment free control strategy are compared to those obtained with the typical MODE-G control strategy. It has been demonstrated by the simulation results that the load follow capability of CPR1000 reactor is greatly improved due to the elimination of boron concentration adjustments during load change transients. Full load follow capability of the reactor has been extended from the initial 80% of cycle life to more than 90% of cycle life. Thus, the boron adjustment free improvement on the MODE-G core control strategy is feasible for CPR1000, which can improve the economical performance of the plant and simplify the operational process during power maneuvers.     

CPR1000全厂断电叠加蒸汽发生器安全阀误开启事故引起的严重事故分析

利用MELCOR程序对CPR1000全厂断电叠加蒸汽发生器(SG)安全阀误开启事故引发的严重事故进行建模与分析,初步实现了对CPR1000严重事故进程的仿真计算与模拟。文中重点分析了无轴封泄漏和辅助给水、有轴封泄漏和辅助给水、有轴封泄漏但无辅助给水3种不同假设条件下CPR1000全厂断电严重事故的响应进程和结果。计算结果显示,SG安全阀误开启对事故进程有重要影响。在无轴封泄漏和辅助给水的情况下,压力容器在9576 s失效;当存在辅助给水时,压力容器失效延后近30000 s;而当存在轴封泄漏时,压力容器失效延后50 s左右。结果证明了发生全场断电叠加SG安全阀误开启事故情况下辅助给水和轴封泄漏对事故起到有效缓解作用。     

多泵并联给水系统给水泵切换运行规律仿真研究

多泵并联给水系统作为核动力系统的主要子系统之一,其给水泵的切换运行规律对系统运行经济性以及系统运行特性至关重要。本研究利用系统仿真支撑软件APROS建立了多泵并联给水系统仿真模型,并依据额定设计值验证了模型的准确性。基于此,通过进行不同切换条件下的线性升、降负荷仿真,对给水泵切换运行规律和系统动态特性进行了研究。研究结果表明,针对本研究对象,其高负荷工况切换点选取为70%额定流量,低负荷工况切换点选取为30%额定流量时,既能获得良好的系统动态响应,还能保持给水泵运行经济性较高。此外,低负荷工况对给水泵切换引入的扰动更为敏感。低负荷工况下,若切换条件选取不当,则会导致降负荷过程中系统触发超压排放。     

CPR1000核电机组堆芯水位监测系统及其调试

CPR1000核电机组反应堆堆芯水位监测系统是反应堆发生LOCA事故后监测堆芯淹没状态的重要系统,由其测量的水位直接用于反应堆事故规程的导向。本文对该系统的测量原理、系统构成进行了详细的介绍,通过对CPR1000核电机组首台机组的调试,实现了该系统的首次自主化调试的目标。     

Severe accident analysis for a typical PWR using the MELCOR code

Using the MELCOR code, we simulated and analyzed a severe accident at a Chinese pressurized reactor 1000-MW (CPR1000) power plant caused by station blackout (SBO) with failure of the steam generator (SG) safety relief valve (SRV). The CPR1000 response and results for three different scenarios were analyzed: (i) seal leakage and an auxiliary feed water (AFW) supply; (ii) no seal leakage or AFW supply; and (iii) seal leakage but no AFW supply. The results for the three scenarios are compared with those for a simple SBO accident. According to our calculations, the SG SRV stuck in the open position would greatly accelerate the sequence for a severe accident. For an SBO accident with the SRV stuck open without seal leakage or an AFW supply, the pressure vessel would fail at 9576 s and the containment system would fail at 124,000 s. If AFW is supplied, pressure vessel failure would be delayed nearly 30000 s and containment failure would delay at least 50000 s. When seal leakage exists, pressure vessel failure is delayed about 50 s and containment failure time would delay about 30000 s. The results will be useful in gaining an insight into the detailed processes involved and establishing management guidelines for a CPR1000 severe accident.