宋扬　吕标剑

【摘 要】压水堆核电厂在运行过程中，控制棒组具有移动速度快、操作可靠、准确度高的特点，是反应堆紧急控制和功率调节所不可缺少的控制手段。考虑棒组测量的准确性及便利性，控制棒微积分价值主要采用调硼法进行测量求得。本文根据调硼法试验过程中所记录的反应性数据，提出一种新的处理方法：将反应性数据代入计算模型，通过合理的分析及计算，得出所测棒组的微积分价值。该方法具有计算过程简便、可重复性高、结果可信度高的特点。本文也为后续核电站对反应性管理提供新思路。

【关键词】调硼法；控制棒微积分价值；计算方法

0 前言

调硼法测量控制棒组微积分价值，可以验证理论计算的正确性，为运行提供相应的运行参数[1]。通常数据处理方法为：对记录纸的反应性曲线进行划线，利用记录纸格栅与反应性通道量程的对应关系，换算出棒位改变所对应的反应性，进而得到棒组的微积分价值。本文提出一种计算模型，输入记录的反应性及棒位数据，便可得棒组的微积分价值。并对福清核电3号机组热态零功率工况下，调硼法记录的反应性数据进行处理，得到该方法的运用实例，计算结果与理论值的相对偏差为2.2%，远小于10%的验收准则，达到试验验收条件。

1 调硼法测量控制棒组价值

调硼法测量控制棒价值的原理是：当反应堆处在零功率试验范围内稳定临界时，对回路的硼浓度进行匀速稀释或硼化，通过分步插入或提出被测控制棒来补偿反应性的变化[2]。试验期间尽量保持通量水平在±50%满量程上下（上限<90%，下限>15%），使用反应性仪监督反应性变化，多笔记录仪保存数据并在记录纸手工记录棒位变化。当被测控制棒插（或提）到某一预定的位置上停止调硼，等待回路硼浓度均匀（>30min）。等待过程中用控制棒维持堆芯临界。

调硼结束后，对回路中的硼浓度进行分析取样，测量结果需满足均匀化条件，并保留样品。根据记录纸上的反应性曲线和相应的控制棒棒位变化量，结合试验日志，便可得到每次动棒前后的反应性变化量，从而得到该段棒位的平均微分价值，对控制棒每一步的微分价值累加便得该棒组的积分价值。

2 数据处理方法

试验结束后，将记录仪内保存的反应性数据经转化后导出处理。

首先，由于试验前后均需调整堆芯状态，所以根据记录纸的标记在导出数据中选出稀释（或硼化）开始和结束之间的数据，这样处理利于减少数据处理量，降低结果不确定度。

其次，计算所选区间内相邻N个反应性数据的斜率，对应于匀速稀释（或硼化）过程所引起的反应性数据，计算所得的斜率数值较小且分布均匀，而对应于棒位变动过程所引起的反应性数据，计算所得的斜率数值较大且有极值。因此，根据斜率数值及其分布特點，除去稀释（或硼化）过程对应的斜率数据部分，便得棒位变化过程的反应性斜率数据。考虑棒速、记录仪计数频率等影响因素，实际棒位变动过程中记录有多个反应性数据。

再次，由于某次棒位变化过程的反应性斜率为负值，且与反应性数据对应的起点与终点，该两点反应性斜率为零。因此，根据棒位变化的反应性数据及其斜率的对应关系，便可计算得到反应性曲线的数据拐点。在某些控制棒棒位变化对应的数据区域，由于控制棒提（插）棒方式等影响因素，导致该方法算出的数据上（下）拐点可能较反应性曲线实际数据拐点有滞后（靠前）现象。因此，计算所得拐点要与反应性曲线作对比，经修正后得到符合实际的数据拐点，且根据数据拐点计算出中间点留作后续的外推值计算。

最后，根据数据拐点将反应性曲线分段，各段数据对应匀速稀释（硼化）过程反应性变化曲线，由于最初及最末数据段均只有一个拐点，需添加数据拟合起点及终点。根据反应性匀速变化的特点对各段进行一次直线方程拟合，分别计算中间点在其前后两条拟合方程的外推值，所得外推值相减便为该中间点所在数据区间对应控制棒棒位变化所产生的反应性。根据计算所得的反应性数据及棒位信息，便可得该控制棒微积分价值，计算逻辑顺序如图1所示：

3 结果及分析

根据福清3号机组热态零功率工况下，调硼法测量R棒组微积分价值的反应性记录数据。将其导入计算模型后，得出反应性曲线的数据拐点。反应性曲线的上下拐点将其分为若干数据段，与匀速稀释过程相对应，对各数据段进行拟合得到一次直线方程（见图2）。反应性曲线开始及结束部分受到的扰动比中间部分多，但本方法中仍进行一次直线方程拟合，对结果影响不大，在可适用范围内。计算中间点在直线方程的外推值，最终，得到R棒的积分价值，与划线法得到的数据基本相同。

热态零功率工况下R棒组理论值：1286pcm。模型结果的相对误差：

■=2.2%<10%

满足试验验收准则。

4 总结

1）该计算方法简便，易操作，模型结果与棒组理论值的相对偏差为2.2%，满足试验验收准则；

2）与传统“划线法”相比，该方法可以节约大量的试验时间；

3）为后续机组调硼法结果处理提供新思路，便于反应性管理，减少人因失误；

4）该模型仅计算调硼法的稀释（或硼化）过程，并未对末端价值进行处理，后续工作会增加该部分内容。

【参考文献】

[1]曹欣荣.核反应堆物理基础[M].原子能出版社，2011（1）：126-127.

[2]郑福裕.核反应堆物理基础[M].原子能出版社，2010（9）：83-90.

[责任编辑：田吉捷]