CANDU堆区域超功率保护工况重分组设计

CANDU堆区域超功率保护(ROP)系统用于缓慢失去反应性控制事故下防止燃料包壳出现烧干。机组老化会导致ROP运行裕量下降。为应对秦山第3核电厂CANDU堆ROP裕量不足的问题,通过对ROP工况分组原则、电站运行文件和运行策略、反应性控制机构设置、现有相关报警等的审查,确定出4项重分组规则;设计安装监测轴向平均区域功率偏差的报警,将共计270个工况从ROP正常手柄位置对应的工况组移出。ROP工况重分组方案在秦山第3核电厂实施后,ROP运行裕量将恢复3%~5%,可显著提升机组运行的经济性和安全性。     

秦山CANDU堆医用~(60)Co生产对ROP停堆整定值影响分析

秦山CANDU重水堆在顺利开展工业~(60)Co放射源生产的基础上,变更D型钴调节棒为医用调节棒,生产医用~(60)Co。医用钴调节棒在设计上与工业钴调节棒有等效的反应性控制能力,但他们细微的差别还是会对ROP停堆保护参数产生很小的影响。本文计算医用钴调节棒堆芯下的ROP停堆整定值,并与同样工况下工业钴调节棒堆芯下计算的停堆整定值进行比较,分析医用~(60)Co生产对ROP停堆整定值的影响。     

三门核电站停机不停堆的运行分析

三门核电AP1000反应堆在满功率情况下发生汽轮机故障停机事件时,通过快速降功率系统、旁排系统和棒控系统等的快速响应,一回路的参数不会突破安全限值,避免了反应堆停堆,降低了该瞬态对反应堆冷却剂系统的冲击。文章对停机不停堆的实现方式和运行特点进行了详细的分析和阐述,以帮助电站人员对停机不停堆的理解,并提高他们面临瞬态的响应能力。     

压水堆单一环路流量超差的故障机理分析

国内三环路压水堆核电机组在功率运行时,曾发生单一环路流量超差事件。通过对故障机理和故障模式的排查分析,结合国内外同类机组的实际案例,认为单一环路流量超差问题是由测量误差相关因素导致的,可通过停堆大修后的试验和测量数据进行故障排查确认。     

机组临时停机停堆期间的化学监督与控制

目前的化学与放射化学程序和措施,都是针对正常功率运行和按部就班有计划的大修状态而设置,如遇到机组跳堆、跳机或冷停堆等紧急情况,则没有相应的应急预案或相关程序进行提前或有目的地干预。基于这种情况,电厂化学人员经过多年的实践和不断经验反馈,总结并编写了专门针对紧急停机停堆的化学监督与控制应急预案。通过停堆过程和停堆后的不同状态,启机过程的化学与放射化学监测,监督燃料包壳状态,控制一回路的剂量水平,以防止设备腐蚀。     

停机不停堆后的风险分析及其控制措施探讨

根据机组实际控制中的运行经验和模拟机教学经验,对压水堆核电机组满功率运行时,一旦由于故障,发生停机不停堆后,可能发生的现象和风险进行分析并提出相应的控制措施。     

某三代压水堆机组停堆水化学控制工艺改进与应用

有效降低压水堆机组反应堆冷却剂系统（RCP）材料腐蚀速率的同时有效去除活化腐蚀产物,可降低堆芯外辐射场、减少工作人员受照剂量,从而确保核电机组大修工作的顺利展开。某三代PWR机组采用富集硼酸（EBA）进行反应性控制的同时,利用其在功率运行期间对RCP系统冷却剂实施水化学控制的显著优势,同时在机组首次大修期间对停堆水化学控制工艺采取的改进措施（包括碱性环境向酸性环境转换、还原环境向氧化环境转换、强制氧化期间多次向一回路添加双氧水维持氧化性、化学和容积系统混床最大流量净化等）,在机组停堆下行阶段实现了降低机组辐射剂量并减少工作人员受照剂量的目的。      

核电厂主泵振动控制技术研究

为解决秦山第三核电厂1号机组3号主泵的振动问题,通过在核电厂反应堆停堆期间,测量主泵系统的振动特性和模态参数,在反应堆启动升功率和满功率运行期间,测量主泵系统运行时的热位移、振动和相位变化过程,结合故障诊断分析技术、主泵运行历史数据分析、反应堆机组各种运行工况及运行参数变化对主泵振动的敏感度分析,确定了控制主泵振动的技术。首次将主泵振动水平控制在可长期稳定运行的优良水平,确保了核电厂反应堆长期安全运行的可靠性。     

三门核电AP1000机组辐射防护设计分析

三门核电AP1000机组为第三代核电机组,在辐射防护设计中采用了一回路加锌、较高pH值运行、停堆氧化操作、蒸汽发生器一回路水室电解抛光、优化设备维修、优化屏蔽设计、无线剂量监测等措施,以期降低机组辐射水平和职业照射剂量。本文介绍了三门核电AP1000机组在功率运行及大修期间的辐射水平和职业照射剂量数据,并与国内CPR1000机组的相关数据进行了对比,对AP1000机组的辐射防护设计进行分析,给出了三门核电AP1000机组在辐射防护运行管理及技术改进方面的建议。     

小型堆包壳破损状态下利用稳压器去除放射性研究

利用MELCOR程序对小型船用堆稳压器喷雾除气过程及停堆过程进行建模,进而模拟核动力装置从功率运行至降功率除气,以及除气结束后停堆消除稳压器气腔的全部物理过程。通过对反应堆关键运行参数变化趋势的仿真分析,验证了模拟的物理过程的合理性。结合建立的除气及停堆仿真模型,计算分析了包壳破损状态下,稳压器喷雾除气、停堆过程对稳压器内惰性气体含量的影响,评估了稳压器高点放气和喷雾除气对放射性物质的去除作用。研究结果能为小型堆包壳破损状态下放射性安全管理策略提供指导和帮助。     

5×5全长棒束组件通道过冷沸腾工况下均匀与非均匀轴向功率分布对比分析

压水堆燃料组件结构采用正方形排列的棒束形式,本文采用计算流体力学（CFD）方法对5×5全长棒束中过冷沸腾传条件下的均匀轴向功率分布（U-APD）和非均匀轴向功率分布（Non-U-APD）工况进行了热工水力性能对比分析。分析结果表明,所采用的壁面沸腾模型、相间作用力界面力模型和气泡尺寸分布模型能够较好地预测5×5全长棒束组件通道过冷沸腾工况的传热过程。通过对比发现Non-U-APD工况下,棒束通道内平均空泡份额起始点较均匀加热工况提前,增长速度较U-APD工况更快。在子通道平均值方面,Non-U-APD工况下角通道末端平均空泡份额要高于U-APD工况,而中心通道基本相同。Non-U-APD工况下,在第5个和第6个搅混格架（MVG）下游,文中所分析的角通道和中心通道的液相质量流速逐渐低于U-APD工况。      

Probabilistic method for determining optimal ROP detector locations in the CANDU-6 reactor

In order to maximize the regional overpower protection (ROP) trip margin under any condition in the CANada Deuterium Uranium (CANDU) reactors, several methods have been devised and applied at the sites, such as steam generator cleaning and adjustor rod lock-in. However, the operating margins obtained from these techniques are calculated based on the current locations of the fixed in-core ROP detectors. There is a possibility for increasing the trip margin if insignificant ROP detectors are removed and new critical detectors are added at different positions that do not conflict with the current locations. In fact, AECL had proposed such a deterministic detector layout optimization (DLO) technique to minimize the number of ROP detectors in 1998. However, this deterministic approach could not propose the best or optimized three-channel solution for each shutdown system, which has the maximum trip setpoint. Recently, in order to overcome the defect of the current DLO method, KEPRI adopted a probabilistic approach to determine the ROP detector location and incorporated it in the ROP design code, ROVER-K. To verify the applicability of the new method, the optimal ROP shutdown system was obtained for an initial and aged core condition, respectively, based on only the current 58 detector locations. The results show that the total number of ROP detectors decreases from 58 to 46 or 49 and the small TSP gain is obtained simultaneously based on the re-arranged best three safety channels. Therefore, the new method can be used to select the best ROP detector locations and also to estimate the optimal ROP TSP for an aged CANDU reactor to recover the operation margin.     

反应堆燃料棒~(131)I泄漏危害与防护

反应堆如发生燃料破损,~(131)I等裂变气体会通过破损包壳释放到厂房中增加人员内照射风险。以CPR1000机组为例分析表明:即使1根燃料棒破损也会对工作人员带来内照射风险,破损达运行限值0.25%时,即使投运净化系统,也需对人员采取防护措施。本文结合实际核电厂运行经验探讨了放射性碘危害的控制和防护措施。     

CAP1400非能动余热排出系统自然循环试验风险分析与应对措施

大型先进压水堆(CAP1400)非能动余热排出系统(PRHR)自然循环试验是CAP1400首堆试验项目之一,也是调试期间的重大瞬态试验。试验过程中,由于反应堆一回路温度、压力和液位等参数剧烈变化,增大了试验风险,对机组运行控制提出了较高要求。本文在AP1000调试实践的基础上,从降低自然循环试验风险角度分析提出利用功率运行后的真实衰变热执行本试验。同时针对试验过程一回路压力、温度,稳压器(PZR)液位及堆外源量程等参数剧烈变化产生的安全风险分析,并制定相应的应对措施,为后续CAP1400 PRHR自然循环试验安全实施提供有力支撑。     

华龙一号海外首堆反应堆控制系统优化设计

反应堆控制系统是核电厂重要仪控系统之一,对保障核电厂的正常运行起着重要作用。为确保控制系统在核电厂运行过程中的良好控制品质和减少现场调试时间,有必要在设计阶段通过仿真研究对控制系统参数进行优化设计。分析了三代核电华龙一号（HPR 1000）海外首堆的反应堆控制系统功能,对各控制系统被控变量进行了说明;在此基础上,对控制系统参数优化流程进行说明;利用核电厂数字化仿真工具,通过系统建模仿真对控制系统参数进行敏感性分析,根据不同参数取值下的系统静态和动态响应特性得到较优的控制系统参数,经性能验证满足设计要求。所获得的反应堆控制系统参数已用于海外华龙一号首堆反应堆控制系统设计,并用于指导核电厂现场调试和核电厂运行。      

Design of online control and monitoring software for the CPPF system in the CMS Level-1 trigger upgrade

The concentration preprocessing and fan-out(CPPF) system is one of the electronic subsystems of the upgraded Compact Muon Solenoid(CMS) Level-1 trigger system. It includes, in hardware, eight specially designed CPPF cards, one CMS card called AMC13, one commercial Micro-TCA Carrier HUB(MCH) card, and a MicroTCA shelf. Powerful online software is needed for the system, including providing reliable configuration and monitoring for the hardware, and a graphical interface for executing all actions and publishing monitoring messages.Further, to control and monitor the large amount of homogeneous hardware, the SoftWare Automating conTrol of Common Hardware(SWATCH) concept was proposed and developed. The SWATCH provides a generic structure and is flexible for customization. The structure includes a hardware access library based on the IPbus protocol, which assumes a virtual 32-bit address/32-bit data bus and builds a simple hardware access layer. Furthermore, the structure provides a graphical user interface, which is based on modern web technology and is accessible by web page. The CPPF controlling and monitoring online software was also customized from a common SWATCH cell, and provides afinite state machine(FSM) for configuring the entire CPPF hardware, and five monitoring objects for periodically collecting monitoring data from five main functional modules in the CPPF hardware. This paper introduces the details of the CPPF SWATCH cell development.     

离心泵主要性能参数与反应堆安全运行

以离心泵的主要性能参数为依据。讨论了反应堆在运行过程中需要注意的问题：以高通量工程试验堆（HFETR）运行为背景，归纳了高心泵在运行过程中容易出现的10种典型故障；运用离心泵的基础知识，可帮助运行人员迅速发现，判断和处理离心泵在运行时发生的故障，保证反应堆安全运行。     

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。      

Influence of automatic regulator parameters on power transition processes of the IBR-2 reactor

Using a model of the IBR-2 reactor based on the block structure with z-transformation of constants and experimentally determined feedback parameters, power transition processes have been evaluated at different values of the parameters of the automatic power regulator (APR). It has been shown that, at regular reactivity excitations, the best transition processes correspond to higher APR rates at the elimination of the APR smoothing unit. The recommendations are given for choosing the APR parameters when at normal operation of the IBR-2 reactor there are random reactivity excitations.     

高温气冷堆不确定性分析的新进展

球床高温气冷堆由于采用流动球床堆芯和燃料多次通过的运行方式,不能直接套用轻水堆中一般采用的“系统分解,逐级传递”的分析思路,其不确定性的传播和分析具有特殊性。清华大学核能与新能源技术研究院基于高温气冷堆的设计分析经验,开展了高温堆的不确定性研究,并取得了一些进展。目前高温气冷堆已建立起完整的不确定性分析计算框架。在此框架内,基于VSOP程序,开发能反映球床高温气冷堆实际运行特点的不确定性分析程序VSOP-UAM,实现了核数据不确定性隐式效应和显式效应的完整分析。然后使用SCALE/TSUNAMI-3D和VSOP-UAM程序,建立燃料球、堆芯单元、初装堆芯和平衡堆芯的分析模型,量化了核数据的不确定性对各种模型关键参数的影响。此外,还量化了球流混流效应、燃料富集度、燃料孔隙率这些球床堆芯参数的不确定性对堆芯有效增殖因数k_eff和功率分布的影响。从计算结果可看出,高温气冷堆的不确定性分析显示出了有别于传统轻水堆的结果。