压水堆核电厂反应堆轴向功率分布控制

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1、(压'Jt至，拗内力锄够)×第13卷第1熟Vo1．13．No．11992年2月Feb．1992④压水堆核电厂反应堆轴向功率分布控制程和平章宗耀谢仲生TL弓／(中国核动力研究设计院．成都)(西安交通大学)本文介绍了采用低维等效原理和综台法技术．研制成功的压水堆轴向功率偏移控制和负荷跟踪计算程序该程序为我国秦山二期2×8OOMW核电厂反应堆的核设计提供了急需的计算手段。程序的计算精度满足工程设计的要求本文还利用此程序完成了该反应堆负荷跟踪计算和各种典型的运行功率瞬态分析．初步确定了该反应堆的运行控制方式和轴向功率偏移的安全保护定值。蓑-坷童塾廖堡：等效一维计算，综合法技术．APOC程序负荷跟踪．水

2、fj主一、目U在现代核电厂核设计中，通常采用常轴向偏移控制法对反应堆功率分布进行控制。通过负荷跟踪计算，确定轴向偏移目标值和运行带，控制捧咬量位置，调节带宽度和提插速率等设计参数。并通过对反应堆各种运行状态或功率瞬态的大量计算分析，确定热通道因子’口与轴向偏移AO相关的包络线，导出反虚堆轴向偏移的安全保护定值。为使上述规模巨大的计算成为可能，7O年代中期发展了等效轴向一维计算模型和综合法技术，代替耗时的三维计算。要保证轴向一维扩散计算的精度，等效扩散参数与横向泄漏曲率B：的计算是其中的关键问题。国内一些作者在这方面曾作了某些研究探讨，但尚缺少工程上实用的模型和计算程序。常轴向偏移控制法和负荷跟

3、踪计算也没有得蓟实际应用·为满足秦山二期2×600MW核电厂反应堆轴向功率分布控制的设计要求，本文提出了一种轴向功率分布控制计算模型，研制了反应堆轴向功率偏移控制计算程序APOC，并利用IAEA一3D基准问题，以及对600MW核电厂反堆大量运行状态的三维粗网程序CMTB3Dc‘和APOC程序计算结果的比较，对APOC程序进行了较广泛的数值验证。本文还用APOC~!序对6OOMW核电厂反应堆轴向功率分布控制计算进行了初步应用研究。通过负荷跟踪计算及各种典型运行状态的分析，确定了较佳的反应堆运行控制方式，轴向偏移目标值和运行带，禁区边界和安全保护定值，以及控制捧咬量位置、调节带宽度和提插速率等设计

4、参数。g91年明1日收到初稿．【901年g月25日收到修改稿二、计算模型1．轴向一维等效原理轴向一维少群中子扩散方程如下式所示。一D()_()+[D()B：(z)+。(z)+^(2)3()=s(z)(3)(1)横向泄漏曲率B：，()利用两维，)程序的计算结果，由下式计算横向泄漏曲率B：．()，，‘(z)dl；，()一⋯(4)llD(x，，)，，)dxdy式中，D为扩散系数；为中子通量密度；，”‘为堆芯边界上的净中子流；工为堆芯边界。此外，根据堆芯轴向各组控制棒的不同插入深度，以轴向分段取不同的：，值来近似：，的轴向分布。(2)等效扩散参数莉用两维(，)计算的中子通最密度分布，)和中子价值函数(

5、，)，由下列各式对微观截面和控制棒础￡进"行盯权"重等效t¨，NXCG~dxdy：一—{I}1Ⅳ—～d～(5)xdy和∑；=，dxdy(6)~*dxdy式中，Ⅳ为核密度}为体积比IG为通量不利因子。以上参数都是空间和能量的函数。此外，对扩散参数还考虑了热工水力反馈、氙毒浓度反馈以及燃耗的影响。各种反馈参数都用样条函数拟台给出。2．热工水力计算对于扩散参数的热工水力反馈采用平均通道模型；对于最大燃料温度和最小DNBR计算采用子通道模型。(1)冷却剂l焓温场和密度场冷却剂的流型采用等滑速的分离两相流模型，而且从欠热沸腾区就开始考虑。欠热怫腾区的两相流，采用Rouhaui推荐的模型，既考虑欠热汽泡的

6、产生，也考虑欠热汽泡的破灭。(2)燃料温度场假设热量全都从径向导出，不计轴向导热。间隙热导由接触和非接触两部分组成，不计辐射导热的影响，并以修正的Dean模型为基础．假设芯块和包壳材科的受热膨胀是按同心圆方式进行的。考虑包壳表面的氧化和垢层的影响。用修正因子描述密实化和芯块偏心对燃料中心温度的不利影响。3．综合法技术综台法技术将核热通道因子F口分解成两个分量的乘积，即由等效轴向一维计算的平均(总to)19轴向功率峰因子F与两维计算给出的径向功率峰因子F，，()的乘积。并使一维轴向平均功率分布与三维几何平均轴向功率分布一致，对于最大局部功率密度轴向高度处所假定的-，因子应太子或等三维计算给出的相

7、应值，这样确保由综合法给出的口是一种保守估计。用综合法技畏计算核热通道因子F口。Fo=Fr··FL]+．1_1](7)其中，F=mx{F．手砗，F．F捧}(8)式中，沩局部功率峰因子；F。为径向氙瞬态效应修正因子；F6为工程热流密度热通道因子；F为核，确定因子；FB为燃料棒弯曲修正因子。4．APO(程序简化框图APOC程序是按照上述计算模型编制的。它的框图如图1所示I图1APOC程序简化框图三、A