机组运行期间稀释量浅析

毛文海

【摘 要】核电厂机组功率运行期间经常通过稀释的方式释放反应性补偿燃料的燃耗以及毒物的毒性。由于稀释量比较频繁，对于稀释量的确定是对反应堆反应性的反复核对确认过程。是核安全文化的良好践行。本文主要阐述了机组运行期间反应堆稀释量的确定过程及稀释的合理方法。

【关键词】稀释；反应性；平均温度；硼浓度；燃耗

中图分类号： TM315 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）02-0149-002

【Abstract】The fuel consumption of reactive compensating fuel and the toxicity of toxicants are often released during the operation of nuclear power plant units by dilution.Due to the more frequent dilution，the determination of the dilution is a repetitive check of the reactivity of the reactor.It is a good practice of nuclear safety culture.This paper describes the reactor during the operation of the determination of the amount of dilution and dilution of a reasonable method.

【Key words】Dilution；Reactivity；Average temperature；Boron concentration；Fuel consumption

核电厂对一回路进行稀释是一项日常性的工作，每个班都会进行若干次。通常在进行稀释时，会根据物理手册提供的数据结合实际硼浓度进行一定的计算，然后结合实际情况进行操作。通常寿期初由于机组硼浓度较高，补水量较少，每次50L左右，稀释的量对硼浓度的影响非常大，随着燃耗的增加稀释的量也不断的增加，在寿期末硼浓度非常低，稀释的量对硼浓度影响较小，稀释量会增加到每次500L，甚至更多。

为了加深对于这一操作的理解，针对反应堆不同燃耗时所需要的稀释量进行了簡单的计算，并与机组实际稀释量进行了比较。

根据反应堆运行物理手册，维持反应堆正常运行是靠下述手段来实现的：

a）调节堆内可溶硼浓度或调节控制棒束位置来改变反应堆功率变化；

b）主调节棒组D用来调整较小的反应性变化和轴向功率分布形状；

c）调节堆内可溶硼浓度补偿由于燃耗、氙浓度变化等引起的较慢的反应性变化。

采用Mode-A运行模式的反应堆，要求反应堆在满功率或接近满功率水平下稳定运行，反应堆功率调节主要是靠调节可溶硼浓度来实现。但考虑到反应堆可能出现突然升降功率运行，此时只靠调节硼浓度来改变功率水平，从速率上是不够的，这是由于慢化剂中硼浓度的变化受到系统硼化或稀释能力的限制。因此该模式又要求具有一定的控制棒调节功率的能力。

通过上述内容可知，HFP、ARO、EqXe这一特殊的运行状态，是我厂最主要的工况。下文的讨论中，基于这一工况，根据一回路硼浓度的变化，确定所需的稀释量。

根据反应堆运行物理手册临界硼浓度随堆芯燃耗的变化（HFP、ARO）可知，在大部分寿期内，燃耗与临界硼浓度（HFP、ARO）基本成线性关系。可以认为在燃耗大于2000MWd/tU的寿期内，硼浓度随燃耗线性下降。分别选取燃耗为2000MWd/tU（BOL）、4000 MWd/tU（MOL）、6000 MWd/tU（MOL）、8000 MWd/tU（EOL）和10000 MWd/tU（EOL）几个基本点进行定性的分析。按堆芯额定热功率为1930MW，堆芯铀装量55.6t计，2000MWd/tU——10000MWd/tU的燃耗相当于230.5EFPD（8000*55.6/1930=230.5）。

由反应堆运行物理手册表堆芯临界硼浓度随堆芯燃耗的变化，利用内插法计算出上述燃耗值对应的临界硼浓度。则根据上述内容可以认为在燃耗从2000MWd/tU增加到10000MWd/tU的过程中，一回路硼浓度以3.65ppm/d（（994-153）/230.5=3.65）的速度线性降低。

一回路稀释公式V=165ln（Ci/Cf），按上述计算可以转换为V=165ln（1+3.65/Cf）。则可得出燃耗为2000MWd/tU时，对应一个满功率日应稀释的量约为0.6t（V=165*ln（1+3.65/994））。同理计算出其余几个燃耗点对应的稀释量数值。

在实际运行中，选取一个合适的稀释时机，对于机组的运行也是具有积极的意义的。理想的稀释方式应该是连续均匀的进行，以尽量减小堆芯温度变化带来的不利影响，但实际运行中不可能做到这样。实际运行中，通常会分作每天若干次来进行，由一回路操纵员在认为必要的时候进行。由于机组运行中其他工作的影响，实际的稀释时机选择可能并不一定很理想，从而会导致前后两天稀释的量相差巨大。为了（下转第151页）（上接第149页）改善稀释时机的选择，可以选择相关的标杆参数，在该参数变化至某一定值时进行稀释。

实际运行中并不是提前稀释的，而是运行一段时间后采取补救性的稀释，在此之前，燃耗所引入的负反应性由慢化剂温度的降低引入的正反应性来补给。根据反应堆运行物理手册所给出的数据，利用内插法计算出上述各燃耗点对应的慢化剂温度系数。根据反应堆运行物理手册所给出的数据，可以计算出上述各燃耗点对应的硼微分价值和慢化剂温度系数。按照每天硼浓度变化量为3.65ppm，可以计算出燃耗变化所带来的负反应性，进一步可以得出对应的慢化剂温度的变量，该值即为在不稀释的情况下满功率运行一天所造成的一回路平均温度的变化。

假使选择一回路平均温度每降低0.1度稀释一次，则在燃耗为2000MWd/tU时约每天稀释8次，每次75L左右，比较合理。但在燃耗为10000MWd/tU时约每天稀释5次，每次600L左右，不太合理，一次稀释的量太大。稀释量过大将导致影响主泵轴封注入水的温度，同时也导致容控箱的压力升高，影响主泵1号轴封泄漏流量，如果泄漏流量过大将影响主泵的运行。

稳压器水位定值与一回路平均温度Tavg具有如下关系：Lref=0.15181*Tavg-46.99，其中Lref单位为m。结合上文可计算出每日平均温度变化造成的稳压器液位定值的变化。

相比较而言，对应于相同的硼浓度的变化，稳压器液位定值的变化较一回路平均温度的变化可能更加明显一些，因此在寿期末利用该定值的变化作为稀释的标识参数可能更方便一些。

综上所述并结合机组实际情况，在寿期初可以选择Tavg作为进行稀释的标杆参数，每变化0.1度进行一次稀释操作。Tavg参数可以利用主控T-11盘上的相应ID进行监视。在寿期中和寿期末可以选择稳压器液位定值Lref作为标杆参数，每变化0.01m进行一次稀释操作。Lref参数可以利用主控P盘上的EN记录仪进行监视。