MJTR允许停堆时间估算研究

梁光远　刘水清　罗欣　王皓　徐涛忠

【摘 要】岷江试验堆在运行每个炉次的后2段，到运行寿期的后几天，由于剩余后备反应性较小，为避免掉入碘坑进入被迫停堆时间，无法再次启动反应堆，本文对已经满功率运行2天后，对停堆影响反应堆重新启动的主要因素进行了分析，对允许停堆时间进行估算研究，并通过实际运行数据对其进行了验证，结果表明：本估算研究成果能够有效地指导反应堆的运行，具有较大的应用价值。

【关键词】后备反应性；碘坑；被迫停堆时间；允许停堆时间

中图分类号： TB472 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）25-0245-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.112

【Abstract】When MJTR（Min Jiang Testing Reactor） is operated at the last two periods of each cycle， which means the last few days of the operation lifetime， the cores remaining built-in reactivity is becoming smaller. In order to avoid falling into the iodine well and being in the forced shutdown time，which would result in the reactor being unable to be restarted.This paper analyzed the main factors that influenced the reactor to be restarted during the shutdown period，and then evaluated the permitted shutdown time.Finally，using the practical operation data to validate the calculated value.The results show that the research findings can guide the reactor operation effectively，and have large application value.

【Key words】Built-in reactivity；Iodine well；The forced shutdown time；The permitted shutdown time

0 前言

岷江试验堆（简称：MJTR）是一座游泳池式反应堆，使用HFETR卸料燃料元件，布置有9根辐照孔道（中心孔道1根，φ63；铍反射层外辐照孔道8根，2根φ228×6.5mm；2根φ203×5mm； 2根φ125×3mm），主要是进行单晶硅中子辐照掺杂、钼-锝同位素、碘靶生产，宝石辐照改色、低温材料辐照实验等研究工作。MJTR一次装载可运行6个段次，满功率为5.0MW，每段积分功率45MWd，每炉堆芯装载元件为32盒，因受燃料元件燃耗深度限制，在各段次间，进行局部倒换料。每段靶件辐照数量及装载量基本相同，运行各炉次的数据具有可比性。MJTR主要运行时间为夏季雷雨季节，为保证其在雷电造成的运行停堆时，避免造成掉入碘坑，进入被迫停堆时间后无法再次启动反应堆，保证科研生产的顺利进行，有必要对其允许停堆时间作一估算。

1 停堆后影响反应堆重新启动的主要因素及计算公式

反應堆在停堆以后，中毒增加的速度一方面取决于碘的衰变速度，即氙的积累速度，另一方面取决于在停堆时已有的及碘的衰变而积累起来的氙浓度，此外还应考虑有温度效应所带来的反应性增加。需要注意的是反应堆在稳定运行时间少于2日，堆内的碘、氙还未建立平衡浓度，此时确定碘坑参数，必须估算在改变功率的时刻，碘的浓度和氙中毒所对应的稳定功率水平。

这样就可以由停堆时的剩余后备反应性来估算允许的停堆时间。

2 MJTR后备反应性对应的允许停堆时间

MJTR通常在装载一炉后运行6个段次，在每炉次运行的后2个段次因为后备反应性较小，停堆时间较长时有可能掉入碘坑，造成反应堆无法启动运行。为此对后2段次运行后期的剩余后备反应性采用物理计算值，然后再用t允许估算公式进行停堆时间估算。

2.1 MJTR实际运行状况

我们取2炉MJTR在运行后2个阶段的实际运行剩余后备反应性进行估算，各棒组的效率采用每炉装载方案的物理参数计算值。

2.2 MJTR第22、23炉5～6段允许停堆时间估算

将MJTR第22、23炉5～6段的剩余后备反应性值代入允许停堆时间估算公式，得：

2.3 MJTR第17、23炉5段启、停堆棒位

将收集到的MJTR第17、23炉5段的运行参数列于下表（此参数值是MJTR已经在满功率水平运行2日后的运行参数值，由氙引起的反应性中毒损失已经达到平衡）。

由表3可看由各棒剩余后备反应性加温度效应，用允许停堆时间估算公式估算允许停堆时间分别为：0.73小时、1.31小时，在此停堆时间内，反应堆可以启动，不会进入被迫停堆状态。从MJTR第17-5、23-5实际操作情况来看，从停堆到恢复额定功率分别用时0.58小时、1.08小时，其剩余后备反应性为0.34βeff、0.50βeff，还可提供0.39小时、0.56小时的停堆时间。也就是说实际允许停堆时间应该是两者之和，即0.97小时、1.64小时，估算值与实际值相差0.24小时、0.33小时，虽然估算得出的允许停堆时间较实际偏小，但估算能够满足运行的要求。

3 结束语

本文研究得出的允许停堆时间估算公式，适用于满功率运行2日后，在结合考虑温度效应即可迅速得出允许停堆时间。

在实际工作，运行人员依据各棒的剩余后备反应性、温度变化值、停堆时刻的运行时间、功率水平，采用该估算公式，可对允许停堆时间做到心中有数，掌控在此时间内的各项检修、实验操作等，避免反应堆掉入碘坑，确保科研生产工作的顺利进行。