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气冷堆控制

气冷堆控制是指对气冷堆的反应性和热工过程进行控制调节,以适应负载需求的过程。

概述

气冷堆控制(eontrol of gas eooled reactor) 是指通过对反应堆的反应性和热工过程的控制调节反应堆的功率和核电站的运行参数,以满足负荷要求。目前已建成和正在建设的石墨慢化气体冷却反应堆分为两类:二氧化碳冷却的反应堆和氮气冷却的高温堆。其中,二氧化碳冷却的反应堆具有慢化剂温度效应为正的特点,但由于石墨慢化剂温度变化的时延较大,可以通过工艺管道出口温度自动调节系统对功率扰动进行控制。然而,从固有的安全性角度来看,慢化剂正温度效应带来的不稳定性,在控制上应予以重视。

特点

气冷堆的控制主要通过设置在石墨矿栅元中或栅格节点上的控制棒实现。这些控制棒可分为三类:安全棒、补偿棒和调节棒。安全棒用于快速关闭反应堆,在运行期间始终处于堆芯外部。补偿棒主要用于补偿燃耗、中毒、温度效应等反应性缓慢变化,并用于平整堆芯中子注入率分布。调节棒则用于反应堆功率调节或中子注入率的局部控制。此外,石墨气冷堆的堆芯直径和高度较大,可能产生不稳定现象,因此所有Magnox型气冷堆都配备了区域控制系统,通过监测堆芯特定区域的气体出口温度,并使用该区域设定的温度平均值来调节控制棒的位置,以保持稳定的中子注入率分布并确保燃料温度不超过最大允许值。在大型反应堆中,最多可以划分成16个控制区域,每个区域内用于计算平均温度的热电偶测点可达12个。几乎所有的石墨气冷堆核电站都设置了反应堆功率自动调节系统,能够使反应堆功率自动跟踪汽轮机负荷或电网频率的变化。利用反应性的负温度效应,通过改变通过堆芯的冷却剂流量,即可达到调节反应堆功率的目的。当汽轮机负荷增加时,可通过增加载热气体即反应堆冷却剂的流量来提高蒸汽发生器的出力,此时由于燃料温度下降产生的负温度效应会使堆的功率略微上升;同时,为了保持反应堆出口冷却剂温度不变,功率调节系统会相应地提升控制棒,从而使反应堆功率与汽轮机负荷相匹配。

参考资料