基本介紹
- 中文名：重水堆控制
- 外文名：Control of HWR
反應性控制,重水堆功率調節,降功率控制,堆芯中子注量率展平控制,
重水堆分壓力殼式重水堆和壓力管式重水堆(見重水堆核電廠)。壓力殼式重水堆控制與壓水堆控制大體相似。壓力管式重水堆(以CANDU 6型重水堆為例)是通過提出停堆棒、自動添加硝酸釓毒物、調節控制吸收棒和調節堆芯每個分區內的輕水小室的水位高度等多種手段來控制反應性的。停堆系統除通過斷開停堆棒離合器使其落入堆芯的1號停堆系統外，還有冗餘的2號停堆系統，利用氦氣壓力使儲存在毒物箱內的硝酸釓毒物注入排管容器內的重水慢化劑。重水堆的控制主要包括：①重水堆反應性控制；②重水堆功率調節；③降功率控制；④中子注量率分布展平控制。
反應性控制
重水堆反應性控制方式有：①提出停堆棒；②調節4根控制吸收棒；③使控制吸收棒的離合器斷開後又吸合，快速插入一段距離；④用調節棒改變反應堆的後備反應性；⑤調節堆芯內的14個輕水小室的水位高度；⑥在慢化劑中自動添中硝酸釓毒物；⑦在慢化劑中手動添加硝酸釓毒物和通過離子交換柱排除硝酸釓毒物。
重水堆功率調節
由設定在反應堆四周的電離室和位於堆芯的鉑自給能堆芯注量率探測器(見中子探測器、堆芯中子注量率測量)測量反應堆中子功率，由位於堆芯各分區內的釩自給能堆芯注量率探測器測量反應堆堆芯各區的功率，並通過蒸汽發生器出口蒸汽流量信號測得反應堆輸出的熱功率，與功率設定值比較求得偏差，用以進行反應性控制，調節反應堆功率達到設定值，同時使得慢化劑中的毒物含量、調節棒和停堆棒的位置、堆芯內各輕水小室的水位高度和堆芯注量率分布、控制吸收棒的位置等都滿足運行要求。圖示為重水堆調節系統的原理圖。當電廠按機跟堆方式運行時，反應堆的功率定值由手動給定。當電廠按堆跟機方式運行時，反應堆的功率定值由汽輪機調節級蒸汽壓力控制。此時反應堆功率控制和蒸汽壓力控制兩控制迴路串聯運行。由於汽輪機負荷的變化反映在蒸汽壓力和流量的變化上，故通過蒸汽壓力控制迴路給出相應於汽輪機負荷的堆功率整定值，可以實現負荷跟蹤，使堆功率與汽輪機負荷一致。系統回響時間約15s，其中一迴路時延6~7s，二進迴路時延7~8s。為加速系統的調節過程，可引入蒸汽壓力變化率，作為輸入信號。
重水堆核電廠控制原理圖降功率控制
在出現運行故障時，可通過調節系統以較慢的速度設定降功率(setback)，例如當汽輪機脫扣時，可設定降功率至滿功率的60%；也可通過控制四根控制吸收棒離合器斷開後又吸合的時間以控制落棒距離進行跳躍降功率(stepback)，例如一台主泵脫扣時可跳躍降功率至滿功率的1%。降功率功能可以減小反應堆停堆次數。在甩負荷時一迴路和二迴路之間的能量失配，可將主蒸汽往凝汽器排放或往大氣排放。
堆芯中子注量率展平控制
根據布置在活性區每個分區內的釩自給能堆芯注量率探測器信號或每個堆芯分區內的燃料管道冷卻劑出口的平均溫度，分別調整相應分區內的用以進行反應性區域控制的控制棒插入深度或輕水小室的水位高度，以展平堆芯中子注量率分布，使各堆芯分區的燃料管道冷卻劑出口平均溫度都在給定範圍以內。流出堆芯各分區輕水小室的流量基本上為常數，輕水小室的水位高度通過調節其進水閥門的開度進行調節
與壓水堆核電廠相似，壓力管式重水堆核電廠同樣設有一迴路壓力控制系統、蒸汽發生器水位控制系統、蒸汽排放控制、汽輪機調節系統等。
壓力管式重水堆核電廠的控制比較複雜，一般都採用計算機系統進行直接數字控制。上述反應性控制迴路、功率調節迴路等均以軟體實現。為了提高可靠性，計算機系統的配置都有冗餘，出現故障時可自動切換。
