浅析AP1000核电站快速降功率和落棒恢复.doc

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1、浅析AP1000核电站快速降功率和落棒恢复•机电论文浅析AP1OOO核电站快速降功率和落棒恢复毛文礼（中核辽宁核电有限公司，辽宁葫芦岛125100）【摘要】分析了AP1000核电站快速降功率系统的设计特点、控制和闭锁逻辑。讨论了该系统在100%额定功率水平下停机不停堆的响应。对停机后核功率在低功率水平稳定运行，恢复落棒操作，瞬态开始至落棒恢复的反应性控制方式进行探讨”以期对电站的运行工作有所帮助。关键词快速降功率；AP1000;落棒恢复0引言AP1000快速降功率系统与二代核电站有很大的不同z在满功率情况下出现汽轮机故障跳闸时,通过快速降

2、功率系统动作,将反应堆功率降低到汽轮机旁排系统和反应堆功率控制系统能够控制的水平,避免反应堆停堆和主蒸汽安全阀打开。汽轮机旁排系统为一回路提供一个人为的负荷,将主蒸汽旁路到凝汽器，排放能力为40%额定蒸汽流量。反应堆控制系统能够调节10%的阶跃降负荷或负荷每分钟线性变化5%。汽轮机旁排系统和反应堆功率控制系统总共能够满足50%的机组甩负荷。大于50%的阶跃甩负荷或汽轮机在50%负荷以上的跳闸工况,超过了上述两个系统的调节能力，会导致一回路过热。这些工况下，快速降功率系统需要动作，快速降低核功率，防止一回路过热。1快速降功率系统的触发AP1

3、000反应堆有69束棒束控制组件，按功能可分为功率控制棒组（M棒组轴向偏移棒组（AO棒组）和停堆棒组（SD棒组负荷跟踪时，反应堆功率控制系统调节M棒组的提升和下插，保持一、二回路的功率匹配。A0棒组用于调整堆芯轴向功率分布。停堆棒组用于保证反应堆停堆后具有足够的停堆裕度。快速降功率系统也是通过棒束控制组件来实现其功能的，快速降功率系统动作信号产生后,释放预先选定的停堆棒组和中心的A0棒。快速降功率系统释放的棒组由操纵员依据BEACON（堆芯核运行最佳评估分析器）来选定。通过对持续监测的堆芯热功率数据进行汇总得到堆芯的燃耗分布情况，根据

4、堆芯燃耗分布情况和堆功率水平给出推荐的快速降功率时需要插入堆芯的停堆棒组和中心的A0棒,经操纵员确认后,最终选定棒组。汽也负冷AP1000快速降功率系统示意图图1只有在发生阶跃甩负荷超过50%额定功率或汽轮机在50%以上负荷跳机时才会触发快速降功率系统动作,因此快速降功率系统的触发有两个条件：1）核功率大于50%额定功率；2）汽轮机甩负荷超过50%额定负荷（如图1所示）。以100%功率时汽轮机跳闸来说明快速降功率系统的运行。该工况下产生保持的快速降功率信号，系统触发，将预先选走的棒组断电，棒组在重力作用下插入堆芯，迅速将反应堆功率降至50

5、%左右。反应堆功率控制系统根据一回路平均温度Tavg与二回路参考温度Tref之间的偏差信号将M棒组插入堆芯,反应堆功率逐渐降低。此时由于反应堆有功率存在,而汽轮发电机组已跳闸,因此一、二回路热量不平衡。然后判断二回路是否可用，若二回路不可用,则需要将反应堆停堆;若二回路可用（主给水泵在运行，蒸汽发生器液位维持正常稳定，汽轮机旁排系统可用，凝汽器可用等），则在各系统的协作下，导出一回路多余的热量,维持一回路温度。当反应堆功率下降到低于15%z反应堆功率控制系统将进入低功率模式，操纵员设定一个目标功率和速率，维持反应堆功率在12%~15%之间

6、，此时热量通过汽轮机旁排系统带走。2P・17逻辑和Runback功能2.1P-17闭锁逻辑核功率负变化率高于15%/秒时，产生P-17信号，如图1所示。该信号闭锁了M棒组的自动和手动提升，A0棒组的自动下插，A0棒组的自动和手动提升。这样就避免了快速降功率触发时，由于停堆棒组的落棒导致处于自动状态的M棒组和A0棒组提岀。该闭锁信号未闭锁M棒组的自动插棒，在快速降功率触发后，M棒组将根据一回路平均温度Tavg与二回路参考温度Tref的偏差进行插棒。P-17是一个保持的信号，若要进行棒的提升操作，需要手动进行复位。2.2Runback功能汽轮

7、机大的甩负荷工况时，由于快速降功率系统的动作向堆芯插入了停堆棒组和A0棒，可能引入过量的负反应性，使反应堆功率的下降多于汽轮机功率的下降。AP1000的反应堆设计中,在没有主动控制干预时,堆芯功率跟随汽机功率运行。一、二回路功率失配弓I起冷却剂平均温度Tavg增加或降低，由于负的慢化剂的温度系数，Tavg的改变反过来影响堆芯功率，直到达到新平衡。也就是说快速降功率系统动作时，即使引入了过量的负反应性，堆芯功率最终会恢复到与汽机功率一致，但是降低了一回路平均温度Tavgo导致一回路过冷。因此在快速降功率系统动作后汽轮机需要Runback.使

8、用温度/功率失配信号和快速降功率信号来控制汽轮机Runback。如图］所示，当快速降功率信号出现,且温度/功率失配信号大于一个带有回环的设定值时,汽机负荷将会产生Runback,以一走速率降低