通過不同富集皮燃料的分區裝載和可燃毒物棒的合理布置，控制功率水平、燃耗、瞬態缸毒分布，特別是控制控制棒的提升和插入來控制反應堆功率分布叫做反應堆功率分布控制。
基本介紹
- 中文名：反應堆功率分布控制
- 外文名：Power distribution control of reactor
- 套用：核反應堆
簡介,控制方法,APOC程式,熱工水力計算,程式框圖,常軸向偏移控制,限制功率分布的有關準則,不發生偏離泡核沸騰準則,不發生燃料熔化準則,失水事故後處理準則,
簡介
反應堆的軸向功率分布對運行影響很大，軸向功率分布不均勻甚至危害到整個核反應堆的安全，特別是核反應堆軸向功率分布會隨著運行工況的改變而變化，這對運行中的反應堆安全產生尤其重要影響。堆芯徑向功率分布的控制可以通過不同富集皮燃料的分區裝載和可燃毒物棒的合理布置等措施來展平，而軸向功率分布則受到功率水平、燃耗、瞬態缸毒分布，特別是控制棒的提升和插入的強烈影響。
控制方法
在現代核電廠核設計中，通常採用常軸向偏移控制法對反應堆功率分布進行控制。通過負荷眼蹤計算，確定軸向偏移目標值和運行帶，控制棒咬量位置，調節頻寬度和提插速率等設計參數，以保證反應堆具有儘可能大的功率輸出能力和機動性。此外，還需要通過對反應堆各種運行狀態或功率瞬態的大量計算分析，確定滿足設計準則的運行圖和控制棒插入限值。
APOC程式
熱工水力計算
對於擴散參數的熱工水力反饋採用平均通道模型；對於最大燃料溫度和最小DNBR計算採用子通道模型。
（1）冷卻劑焓溫場和密度場冷卻劑的流型採用等滑速的分離兩相流模型，而且從欠熱沸騰區就開始考慮。欠熱沸騰區的兩相流， 採用Rouhaui推薦的模型，既考慮欠熱汽泡的產生，也考慮欠熱汽泡的破滅。
（2）燃料溫度場 假設熱量全都從徑嚮導出，不計軸嚮導熱。間隙熱導由接觸和非接觸兩部分組成，不計輻射導熱的影響， 並以修正的Dean模型為基礎． 假設芯塊和包殼材料的受熱膨脹是按同心圓方式進行的。考慮包殼表面的氧化和垢層的影響。用修正因子描述密實化和芯塊偏心對燃料中心溫度的不利影響。
程式框圖
程式框圖如右圖所示。
程式框圖
程式框圖常軸向偏移控制
控制軸向功率分布主要採用控制棒組件，過多的移動控制棒會導致氙振盪，一旦產生氙振盪效應，控制難度就加大了很多。所以，常規運行時，必須儘可能的避免出現的氙振盪。常軸向偏移控制法的優點是始終保持軸向功率分布形狀不會隨功率水平的改變而改變，把軸向偏移偏移量置為恆值AOref 。保持不變的功率分布形狀不僅提高了核電廠運行的安全性同時也可以一定程度的促進經濟性。軸偏的恆值AOref就是目標值也叫做參考值，即在額定功率的情況下、所有控制裝置全部撤出的情況下，堆芯的本徵相對功率差額。
限制功率分布的有關準則
不發生偏離泡核沸騰準則
DNB是一種可以燒毀傳熱面的嚴重事故，為了表徵發生DNB的機率，引入了DNBR的概念，DNBR定義為偏離泡核沸騰比率或燒毀比，它的計算定義是燃料元件包殼上給定的偏離泡核沸騰熱流密度與實際熱流密度之比。在動態過程中，DNBR的實際值必須大於1.30。堆芯的所有點熱流密度都必須低於這點的臨界熱流密度（CHF）的77%。這樣的結果就表明了偏離泡核沸騰的引入的危險已經被安全解決的可能性為95%。然而，DNBR也不是絕對的安全保障，就算是在DNBR>1.30的情況下，燃料芯部也會由於其他原因燒毀，溫度也可能達到熔化溫度。
不發生燃料熔化準則
不發生燃料熔化準則是保證燃料芯塊溫度的最高極限小於2260攝氏度，保證燃料包殼溫度的最高極限小於1240攝氏度，同時，保障堆芯線功率密度小於590W·cm-1。
失水事故後處理準則
在已經發生失水事故（LOCA）的情況下，應該儘可能保證放射性外泄的第一道安全螢幕障完整，也就是避免燃料包殼熔化。大量的試驗表明，燃料包殼部能超過的最高溫度極限值是1204攝氏度，核反應堆線功率密度極限值約為480W·cm-1。為了一定的安全裕度，工程上的套用值一般選為418W·cm-1，對應包殼最高溫度為1060攝氏度。
綜上所述，不發生偏離泡核沸騰準則、不發生燃料熔化準則和失水事故後處理準則，三者都會限制AO的變化，其中以失水事故後處理準則制約性最強，成為了建立安全運行區域的基本設計依據。
