第4章 核电厂正常运行

(4)二回路系统。所有设备均在停闭状态，蒸汽发生器二次 侧处于湿保养状态，即充入除盐除氧水至一定高度，其余空 间充氮使压力稍高于常压。蒸汽隔离阀关闭。 (5)供电系统。检查所有的母线和配电盘上的交直流电源， 调整厂用电方式使符合启动要求，检查备用电源的完整性， 检查重要负载的电压是否正常。启动时，电源电压应在 (0.85--1.05)额定电压之间，对电网频率的限制为(50i 0.5)Hz。保证反应堆、冷却剂泵、一回路及二回路的辅助 系统，反应堆控制与安全保护系统，检测仪表系统，信号系 统等处于能够运行状态。
第4章 核电厂正常运行
4.1 正常启动 4.2 过渡到功率运行
4.3 停闭 4.4 核电厂的换料
介绍核电厂正常运行，包括从冷停堆开始，电厂加热升 温，趋近临界，汽轮机暖机、升速、并网带负荷，负荷瞬变， 升功率至满功率运行；最后介绍功率运行到冷停堆的全过程。 了解从冷停到满功率的主要过程；
开堆前的临界棒位(或临界硼浓度估算)，稀释和硼化 计算，热平衡计算，停堆余度计算；
(3)根据堆芯的布置，推算出与最低无负荷临界相对应的 各个控制棒组件的位置，并按照所指定的顺序，依次提升 控制棒组件中的四组调节棒组。 如按A模式运行控制棒组件的调节棒组有A、B、C和 D四组，四组调节棒的前后两组之间有一定的重叠度。棒 组重叠的目的是为了使反应性与调节棒组位置的关系曲线 线性化，使棒组在堆芯内移动时的反应性引人率近似为常 数。

理解负荷瞬变过程主要参数的变化趋势，掌握负荷瞬 变的规律。
正常运行使用正常运行规程(General Procedure)。
4.1 正常启动
冷态启动：压水堆停闭了相当长时间，温度已降到60℃
以下时的启动；
热态启动：指压水堆短时间停闭后的启动，启动时压水
堆的温度和压力等于或略低于工作温度和压力。
初次启动：当核电厂建成，堆芯装载燃料后的启动。
余热排出系统的一台(或两台)热交换器正在运行，控制一回 路温度在60℃以下，但应高于反应堆压力容器脆性转变温 度，和避免冷却剂中任何可能的硼酸结晶。 设备冷却水系统的设备冷却水泵一台运行，一台备用，可根 据需要对冷却剂泵、停堆热交换器、停堆冷却泵、过剩下泄 热交换器、安全注入泵等核岛设备供应冷却水。 安全注射系统的高压注射管系和低压注射管系应经检查，处 于可启动状态，中压注射管系的安全注射箱已因电动隔离阀 门的关闭而隔离开。
在满足上述条件情况下，依靠稳压器的电加热器和冷却 剂泵转动时的机械功，使一回路系统的压力和温度达到或接 近零功率额定值，然后可以启动反应堆达到临界。这种升温 升压方式称为联合加热法。
压水堆冷却剂系统的温度和压力一起增加时，必须注 意限制它们在设备工艺所允许的范围内，温度上升的速率 必须不超过28℃／h，要注意安全保护系统及有关设备应 处于良好的工作状态，例如开始升温时，应关闭安全注射 箱的电动隔离阀，以避免安全注射箱排水。
由于对冷态启动的研究可以包括所有的各种工况，以 下叙述从换料冷停闭工况开始，到功率运行工况的所有操 作，为方便起见，将启动过程按时间次序分成一些独立的 阶段。
1、初始状态各设备状态、参数？
(1)反应堆。装换料结束，堆顶所有设备与仪表已装上，堆处 于次临界，堆内应充满浓度约2400mg／kg的含硼水，使停 堆深度不小于5000pcm；所有控制棒组件都在最低位置，堆 内温度低于60℃。 (2)控制和保护系统。已作好启动准备，检查与校验工作已完 毕，堆外核仪表系统的中子源量程测量通道己投入运行，对反 应堆进行监测；反应堆的其他控制、保护、检测仪表系统也已 投入。 (3)一回路主要辅助系统。化学和容积控制系统应处于可用状 态，补水控制使冷却剂的含硼浓度为一定值，并保持堆内水位， 下泄流由余热排出系统经过剩下泄管系进入容积控制箱。
当稳压器温度达到系统压力(2.5~3.0MPa)的饱和蒸汽温 度(221~232℃)时，减少上充流量使其形成蒸汽空间、建立汽 腔，然后用手动控制以保持稳压器水位。汽腔形成过程中，由化 容控制系统维持压力在2.5~3.0MPa之间的一个常数值上。 从容积控制箱排出来的一回路水被排放到硼回收系统。当稳 压器水位达到零功率水位整定值时，就从调节转为运行，承担了 压水堆一回路系统的压力控制。 然后断开余热排出系统和化容控制系统之间的连接、并且降 低低压膨胀阀的整定值至15MPa左右，来控制通过下泄孔板的 下泄流量，在系统温度达到177℃时应及时隔离余热排出系统。 在一回路温度到达180℃之前，投入控制捧驱动机构的通风 系统，从堆芯中抽出停堆棒组。
在15％Pe功率水平时，由于反应堆已转为自动控制， 保护系统的连锁系统不闭锁控制捧组件的自动提升，核蒸 汽供应系统的功率可以满足汽机所要求的负荷，可以由控 制系统的介入或运行人员的要求来继续增加负荷。在60 ％Pe水平上，允许系统接通一直被闭锁着的由功率量程 测量通道给出信号的那些保护通道。
压水堆从冷态启动的整个过程见图4-2。
发电机作好并网准备，反应堆功率上升到大约为额定 功率的10％时，进行并网操作，完成并网以后，带最小负 荷(约5％Pe的负荷)运行，调整厂用电的供电方式，从机 组启动前的外电源供电切换到由汽轮发电机组供电。反应 堆与汽机之间功率要达到平衡，以限制蒸汽的排放。 接着，缓慢增加汽轮机负荷，直到蒸汽排放阀全部关 闭，继续增加汽机负荷，同时手动提升堆功率与此相适应， 直至反应堆功率达到控制系统能投入自动的最小值，即约 为额定功率的15％。
然后：①把给水控制由辅助给水系统切换到主给水系 统，检查蒸汽发生器二次侧水位是否在规定的范围内；② 将蒸汽排放从压力控制切换到冷却剂的平均温度控制；③ 当冷却剂平均温度处在正常范围内时，将反应堆控制从手 动切换到自动。
一旦反应堆功率达到10％Pe，就手动切除“中间量 程通量过高”安全保护和“低功率量程通量过高”安全保 护，在这一功率水平上，反应堆保护系统的允许系统接通 了所有在低功率下被闭锁的保护通道。
三、第三阶段—— 一回路升温升压至热停堆状态
反应堆临界前遵守的条件：
(1)压水堆随着核燃料或慢化剂的温度变化而改变其反应性， 在工作温度范围内反应性的负温度系数是保证压水堆稳定运 行的重要条件。应在负慢化剂温度系数时启动反应堆达临界。 核燃料温度系数源于多普勒效应，总是负值。慢化剂温 度系数不仅随温度和燃耗而变动，而且与硼浓度有关，对于 新装载的堆芯，冷却剂含硼浓度较高，直到200~250℃时， 慢化剂温度系数都是正的。在燃料寿期末，在20~320℃的温 度范围内，它总是负的。
当系统压力达到7.0MPa时，核实安全注射箱的气压 并打开电动隔离阀，使安全注射箱处于备用工况。当系统 压力升至13.8MPa时，应将中压安全注射系统安全注射 系统的所有设备和阀门切换至安全注射准备工况，同时， 凡和高、低压安全注射系统相连接的外系统管路、阀门均 应关闭。 当系统达到正常运行压力15.52±0.1MPa和温度 (291.4℃)时，切断稳压器的可调加热器电源，压力控制 由手动转为自动控制，达到热停堆工况。
(2)稳压器已建立汽腔，水位控制已投入运行。 (3)化学和容积控制系统至少有两台上充泵、两台硼酸泵投入 运行，并且至少有一条管道可向反应堆供应硼酸。 (4)冷却剂的临界硼浓度值，随燃料 的燃耗而降低，通常可由理论计算得 出它们之间的关系曲线，如图4-1所 示。在每一次启动反应堆时，可根据 反应堆投入运行以来，已发出的累计 功率，以满功率小时为单位，从图示 曲线上估计出本次启动时临界硼浓度 值。
五、第五阶段——二回路启动
当压水堆到达临界以后，用来自蒸汽发生器的蒸汽， 开始启动二回路系统。其主要操作步骤有蒸汽通过隔离阀 的旁路阀(启动汽门)对主蒸汽管进行暖管，低速暖机等。 然后反应堆功率上升到大约额定功率的5％，汽轮机按规 定的速度升速，直到额定转速。
六、第六阶段——发电机并网，提升功率
降低蒸汽发生器二次侧水位到零功率时值，然后， 启动冷却剂泵并投入稳压器加热器，使冷却剂系统升 温预热。
在开始加热阶段，应注意监测和调节一回路水质， 使冷却剂水化学特性得到保证，当系统加热到90℃ 时，从化学物添加箱对冷却剂系统添加氢氧化铿 (LiOH)以控制pH值，加入联氨(N2H4)以消除溶解 氧。当一回路水质经取样系统检查合格后，将化学和 容积控制系统的净化回路投入运行，一回路温度达到 120℃时，不能再调整水的化学特性。
四、第四阶段——趋近临界和临界
压水堆按下述步骤向临界趋近，为保证启动安全，必 须保证在每一时刻，堆芯反应性只随单个参数的改变而变 化。 (1)压水堆冷却剂温度应尽可能保持为常数，以避免任何 能引起突然冷却的操作；冷却剂泵提供的能量，可以将二 回路产生的蒸汽由蒸汽旁路排放系统排向大气或凝汽器。
(2)稀释冷却剂硼浓度到一个与临界条件相对应的预定值。 压水堆核电厂的各种运行工况下冷却剂的硼浓度值是 不同的。稀释时，由补水系统的补水泵将补水送到容积控 制箱，再从容积控制箱注入上充泵吸人口，向一回路系统 克注。注意限制冷却剂硼浓度的稀释速率，以防止反应性 变化过大。在稀释的同时，必须对稳压器进行最大喷雾， 使得稳压器和冷却剂系统的硼浓度均匀化，它们之间的差 值应小于50mg／kg。另外，对冷却剂进行取样分析时， 应保证冷却剂有足够的混匀时间，至少不小于10min。
2、由冷停闭状态向热备用状态过渡的六个阶段？各阶 段状态参数（如反应性、压力、温度等）的变化？ 一、第一阶段—— 一回路充水和排气
由化学和容积控制系统充水。充水时，将来自补 水系统的除盐水注入一回路，进行稀释操作，使充水 结束时，反应堆的停堆深度不小于1000pcm。充水 时应注意系统排气，调节余热排出系统的流量，将温 度调到50-70℃。
这是为了保证冷却剂系统的压力容器等设备经得起由 于温度和压力变动而引起的循环负载的影响，这些循环负 载是由正常机组负载的瞬变，反应堆事故停闭，以及启闭 操作所引起的；
曲线的垂直部分，规定了反应堆可以临界的最小温度， 在这温度之下，所引起的压力偏差将超过规定值。
在高温部分，加热曲线提高了23℃，这是考虑到反应 堆压力容器在辐照下引起脆性转变温度升高而作的偏移。