壓水堆控制

反應堆冷卻劑系統(tǒng)內(nèi)的水容量，即穩(wěn)壓器水位是靠化學和容積控制系統(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。至少要有一臺上充泵連續(xù)地運轉，以平衡進入化學和容積控制系統(tǒng)進行凈化處理的下泄流量。

穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)有自動、手動兩種工作方式，可相互切換，見圖2。穩(wěn)壓器水位被設定為冷卻劑平均溫度的函數(shù)，它隨著反應堆功率增長而增高，這是由于從低功率升至滿功率，一次冷卻劑平均溫度升高引起冷卻劑膨脹的結果。程序設定的水位被設計成盡可能地同由于冷卻劑平均溫度變化所引起的水位變化相一致，使控制系統(tǒng)處在最佳的工作狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)的輸出信號操縱上充流量調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)上充流量。

在反應堆起動和停閉期間，手動調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器的水位。在主控制室內(nèi)應設置相應的儀表指示和手動操縱裝置。

系統(tǒng)的基本功能是調(diào)節(jié)進入蒸汽發(fā)生器二次側的給水流量，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，防止不希望的反應堆事故停閉和汽輪機事故停機。

系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)組成:給水泵速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

(1)給水泵速度調(diào)節(jié):設置給水泵速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)汽動給水泵的轉速，使給水泵進出口壓差接近常數(shù)，并使蒸汽母管和給水泵出口母管間的壓差保持為規(guī)定的程序設定壓差。電動給水泵則通過液力耦合器調(diào)節(jié)給水泵的轉速。這樣做的好處是當電廠在低功率運行時降低所需的泵送功率并降低對給水閥設計的要求。

(2)蒸汽發(fā)生器給水調(diào)節(jié):一般由一個三沖量(給水流量、蒸汽流量和蒸汽發(fā)生器水位)調(diào)節(jié)器和一個單沖量(蒸汽發(fā)生器水位)調(diào)節(jié)器，以及兩個給水調(diào)節(jié)閥(主給水調(diào)節(jié)閥和旁路給水調(diào)節(jié)閥)組成給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，見圖3。

當負荷在0~20%之間時，給水流量由旁路給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，其開度由單沖量調(diào)節(jié)器輸出信號控制，功率量程中子注量率信號作動態(tài)補償，調(diào)整系統(tǒng)的增益。當負荷高于20%時，給水流量由主給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，其開度由三沖量調(diào)節(jié)器輸出信號控制。兩個調(diào)節(jié)器之間的切換是自動的。蒸汽發(fā)生器的設定水位是負荷的函數(shù)。當負荷在0~20%之間時，程序水位隨負荷增加而增加；當負荷高于20%時，水位恒定。

在事故停堆和停機之后，要求連續(xù)對蒸汽發(fā)生器供以給水，以保證核蒸汽供應系統(tǒng)余熱的導出。當冷卻劑平均溫度低于給定值或蒸汽發(fā)生器水位升至給定值時，超越控制信號就關閉主給水調(diào)節(jié)閥，此后它就處于手動控制之下。手動超越控制在所有時間都有效。

壓水堆的快速變化反應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(15×15排列的燃料組件)或24根(17×17排列的燃料組件)控制棒組成，控制棒上端固定在星型架上，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向管內(nèi)。對于燃耗和氙中毒引起的緩慢的反應性變化，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。

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)。采用四種方法控制穩(wěn)壓器的壓力，見圖1。

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)波動和熱損失引起的小量壓力變化。當壓力信號過低時，后備加熱器就通電投入工作，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)壓器頂部設有噴嘴，引入一回路冷段主泵出口的高壓水，當壓力信號過高時，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。

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)，包括反應堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和自動降功率系統(tǒng)，把反應堆的功率降低到一個新的平衡值，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堆的余熱，進行核電廠冷卻，以及在反應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)和大氣釋放控制系統(tǒng)。

(1)蒸汽旁路排放控制:蒸汽旁路排放控制系統(tǒng)一般由8~12個蒸汽排放閥、控制器和雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路組成，見圖4。當汽輪機發(fā)生超過10%以上的甩負荷時，根據(jù)環(huán)路平均溫度最大值與參考平均溫度的差值，通過雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路使蒸汽排放閥依次快速打開，或通過甩負荷控制器使蒸汽排放閥依次按比例地開啟?？刂瓢粝到y(tǒng)動作后，隨著反應堆功率逐步降低，一次冷卻劑平均溫度不斷下降，偏差信號愈來愈小，蒸汽排放閥便依次逐漸關閉。待反應堆功率和汽輪機負荷重新匹配時，一次冷卻劑平均溫度達到新的參考平均溫度值時，蒸汽排放閥全部關閉，甩負荷過程即告終止。蒸汽排放閥的排放容量視核電廠甩負荷適應能力而定，一般為40%~85%額定蒸汽流量。蒸汽排放閥的快速開啟時間為3s。為避免小負荷擾動時蒸汽排放閥動作，設有排放閉鎖和甩負荷探測電路。探測汽輪機沖動級壓力的變化率，來判斷汽機負荷減少的速率。若降負荷速率超過10%階躍變化或每分鐘5%線性變化，則解除閉鎖。當測得反應堆停閉信號后，由停堆(排放)控制器代替甩負荷(排放)控制器工作。

在反應堆起動和熱停堆期間，采用蒸汽母管壓力控制方式，壓力整定值可手動調(diào)整，以操縱蒸汽排放。

(2)大氣釋放控制:設有若干個安全閥，在核電廠起、停過程中，當凝汽器尚未投入工作或不能使用時，或旁路排放能力低于甩負荷量時，安全閥投入工作。通過向大氣排放，保持蒸汽壓力在規(guī)定的限值以內(nèi)。安全閥排放容量一般為額定蒸汽流量的10%~15%。向大氣排放是蒸汽壓力控制的最后措施，屬安全級。

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壓水堆控制棒組件地落在燃料組件的上管座上。落棒時間應在規(guī)定范圍內(nèi)。為確?？刂瓢粼趯蚬軆?nèi)的導向，當控制棒組件全部抽出時，控制棒下端仍留在導向管內(nèi)。這種控制棒組件的優(yōu)點是控制棒均勻分散分布，因而使嫩料組件內(nèi)中子注量率分布更為均勻，控制效率更高。一組控制棒插人反應堆前和插入反應堆后的反應堆有效增殖系數(shù)之差，稱為該組控制棒反應性價值。對于壓水堆，各控制棒組的總的反應性價值一般約為7寫一10%。控制棒中子吸收體材料除了采用Ag一In一Cd合金外，亦可采用Hf和B4C。yoshu一du一kongzh一bongzuj一on壓水堆控制棒組件(eontrolredassemblyforPWR)亦稱棒束控制組件(rodelustereontrolassembly)，用于反應堆起動、停堆和調(diào)整功率以補償反應堆反應性快速變化的控制部件。典型的控制棒組件見圖。它由一個連接柄和20根控制棒組成。連接柄是一個帶有16根徑向翼的中心筒結構，中心筒上部內(nèi)孔帶有溝槽，用以連接驅動軸下端的可拆芯桿。中心筒下部內(nèi)孔裝有組合彈簧，用以吸收控制棒快插達到行程末端時的沖擊能?？刂瓢粲蓨W氏體不銹鋼包殼、中子吸收體及上下端塞組成。下端塞做成彈頭形，以便在快速落棒時減少水的阻力;上端塞帶有縮頸，使控制捧具有更好的柔性以適應工作或裝配錯位。中子吸收體材料為80%Ag一15%In、5?合金。該合金具有高的超熱中子吸收性能和相當高的熱中子吸收性能，是一種比較理想的中子吸收材料。在反應堆運行時，控制棒組件由驅動機構的驅動軸帶動作上下運動。在緊急停堆時，控制棒組件連同驅動軸依靠重力快速下降，在通過導向管緩沖段后，控制棒組件就平穩(wěn)螺桿向妞獷比卜彩的礴歸扮盯監(jiān)甲^、、‘六歲公一匕協(xié)︺冷了護.緩沖彈黃級沖彈資接柄導向螺母彈贊座控制棒吸收體拄制棒組件。

壓水堆控制棒驅動機構的一部分，連接驅動機構和控制棒之間的套筒。