郭 建，曹云龙

(辽宁红沿河核电有限公司，辽宁大连116001)



北方某核电厂升功率物理试验优化的论证及实施

郭 建，曹云龙

(辽宁红沿河核电有限公司，辽宁大连116001)

在核电厂反应堆换料后提升堆芯功率的物理试验中，在不同的功率平台氙浓度的分布需要等待24h才能稳定。随着软件的升级，已经可以计算氙毒未稳定情况下的理论数据库。本文采用SCIENCE软件对不同功率平台不同运行时间间隔的通量图试验结果进行模拟计算，理论分析表明，机组在功率平台稳定6h进行物理试验是满足安全要求的。根据该电厂1号机组第4循环首次启动物理试验的结果进行分析比较，得出结论：在不同的功率平台，堆芯连续稳定运行6h后，进行通量图测量试验是可行的。关键词： 物理试验； 氙平衡； 低功率台阶

1 引言

北方某核电厂在换料大修后的提升功率过程中，规定了在30%FP、75%FP、87%FP(必要时)、100% FP的功率平台，进行全堆芯通量图测量试验，通过对堆芯径向功率分布图的分析，核查堆芯装料情况，检查安全准则和设计准则是否得到遵守，验证换料核设计报告的准确性。在30%FP、75%FP、87%FP(必要时)功率平台稳定时间为24h，100%FP功率平台稳定时间为48h。

制约功率平台稳定时间的关键因素为氙毒，由于氙毒的固有特性，氙毒在功率平台稳定24h后才能基本稳定，在氙浓度和分布达到平衡前，氙毒的空间分布每时每刻都受运行状态的影响。以前的理论计算很难精确模拟非稳定运行下的氙毒空间变化，因此常规的做法是在每个功率平台稳定至少24h后再进行通量图测量工作。

为了提高核电厂的负荷因子和经济性，结合国外的实际经验，开展了换料后升功率期间氙未平衡条件下物理试验的论证，即将升功率平台稳定时间由24h缩短为6h。随着软件的升级，已经可以计算在氙毒未稳定情况下的理论数据库。EDF电站的900MW机组已经在2012年实施了升功率平台优化，平台稳定时间减少到6h，西屋电站的某些机组也已经完成优化。优化前后对比见表1。

表1 升功率物理试验优化前后对比

2 理论计算分析

本文理论计算分析部分使用的软件是SCIENCE，理论数据来源于该核电厂1号机组第4循环(H1C04)的FINALMODEL模块。

2.1 轴向功率偏差对比

图1 升功率理论ΔI走势图Fig.1 The Trend of Theory ΔI of Power Escalation

2.2 焓升因子(FTΔH)对比

模拟升功率平台稳定6h和24h情况下的焓升因子FTΔH，计算结果表明在每个平台稳定6h和24h的FTΔH理论值偏差小于1%。在平台稳定期间，即使在ΔI震荡时焓升因子变化量也是有限的，满足安全准则且裕度较大。见图2。

图2 升功率平台稳定6h和24h情况下焓升因子(FTΔH)走势图Fig.2 Trend of Enthalpy Rise Factor(FTΔH) at 6h and 24h of Power Escalation Level

2.3 热点因子(QT(Z))对比

模拟升功率平台稳定6h和24h情况下热点因子QT(Z)，结果表明在每个平台稳定6h和24h的QT(Z)理论值偏差小于1%。在平台稳定期间，即使在ΔI震荡时热点因子变化量也是有限的，满足安全准则且裕度很大。见图3。

图3 升功率平台稳定6h和24h情况下热点因子(QT(Z))走势图Fig.3 Trend of Hotspot Factor(QT(Z))at 6h and 24h of Power Escalation Level

2.4 平台稳定分析

通过模拟30%FP和75%FP功率平台稳定期间轴向功率分布随时间的演变情况发现，堆芯在不同时间的轴向功率分布有较大变化，见图4和图5(因SCIENCE软件将堆芯高度分为57个截面，所以图中横坐标的57对应堆顶，下同)。所以在不同稳定时间需要使用相应的氙瞬态理论库对堆芯进行评价。

图4 30%FP功率平台轴向功率分布图Fig.4 Axial Power Distribution at 30%FP Power Level

图5 75%FP功率平台轴向功率分布图Fig.5 Axial Power Distribution at 75%FP Power Level

2.5 理论分析总结

通过对轴向功率偏差、焓升因子、热点因子和平台稳定性的分析，可以得出以下结论：升功率平台稳定6h的ΔI波动幅度更小，更利于机组控制，并且焓升因子和热点因子与稳定24h的基本相同，另外，需要使用不同的氙瞬态理论库才可以对堆芯进行精确的评价。理论上机组稳定6h进行物理试验是满足安全要求的。

选取在该院进行治疗的60例糖尿病患者展开研究，采用随机分配的方法将其划分为两组，研究组和对照组均为30例。所有纳入研究的患者均符合世界卫生组织所发布的关于糖尿病评测以及分型标准[2]，所有患者均知情该次研究，并签署知情同意书。对照组包括16例男性，14例女性，年龄 40～75岁，平均年龄为（58.4±6.7）岁。研究组中男性、女性分别为17例、13例，年龄在 38～76岁范围之内，平均年龄（59.1±6.9）岁。 两组患者一般资料具有可比性，差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 现场比对试验统计分析

3.1 设计准则和安全准则

该核电厂在1号机组第4循环的升功率阶段，分别在30%FP和75%FP功率平台进行了对比试验，即在6h和24h各进行了一次通量图试验，试验结果均满足安全准则和设计准则，并且试验结果偏差非常小，见表2和表3。

表2 H1C04循环30%FP功率平台通量图试验结果

表3 H1C04循环75%FP功率平台通量图试验结果

3.2 组件功率偏差对比(以30%FP功率平台数据为例)

通过对30%FP功率平台的6h和24h全通量图数据进行分析，两次通量图中相同位置的每组组件(共157组)的相对功率和组件功率偏差均十分接近，最大组件功率偏差之差小于2.3%。为了更直观的分析每个组件的相对功率偏差，将两个通量图相同位置的组件功率偏差值制作成图6，从图中也可以看出两次通量图的数据均十分接近，偏差小于1%。

图6 30%FP功率平台组件功率偏差对比图Fig.6 Comparison of Assembly Power Deviation at 30%FP Power Level

为了比较每个功率平台径向功率分布变化，利用非参数统计方法，计算比较径向组件功率的皮尔森相关系数(Pearson)和斯皮尔曼系数(Spearman)(相关系数越接近1，表明二者一致性越高)。计算表明二者相似性非常高，见表4。

表4 径向功率分布比较表

3.3 轴向功率分布(PMOY(Z))对比(以30%FP功率平台数据为例)

将6h和24h全通量图结果中轴向功率分布做成图表，见图7。

图7 30%FP功率平台轴向功率分布(PMOY(Z))对比图Fig.7 Comparison of Axial Power Distribution(PMOY(Z)) at 30%FP Power Level

从图中可以看出堆芯稳定6h和24h轴向功率分布曲线重叠较好，最大相对偏差是3.6%。

3.4 径向功率峰值因子(FXY)对比(以30%FP功率平台数据为例)

将6h和24h全通量图结果中径向功率峰值因子(FXY)做成图表，见图8。

图8 30%FP功率平台径向功率峰值因子(FXY)对比图Fig.8 Comparison of Radial Power Peak Factor(FXY) at 30%FP Power Level

从图中可以看出堆芯稳定6h和24h径向功率峰值因子分布曲线重叠较好，最大相对偏差是2.8%。

3.5 热点因子对比(以30%FP功率平台数据为例)

将6h和24h全通量图结果中热点因子做成图表，见图9。

图9 30%FP功率平台热点因子对比图Fig.9 Comparison of Hotspot Factor at 30%FP Power Level

从图中可以看出堆芯稳定6h和24h的热点因子值重叠较好，最大相对偏差是4%。

4 结论

(1) 缩短升功率平台稳定时间，可以提高核电厂的负荷因子和经济性。从理论分析和实际试验测量结果可以得出：升功率物理试验平台稳定6h进行通量图试验是可行的，评价堆芯安全是可信的。

(2) 从外部反馈和对比试验结果可以得出升功率平台稳定6h对堆芯安全是有保障的。

[1] 王红霞，程和平，霍小东等. 田湾核电站物理试验缩短低功率台阶运行时间可行性论证 中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第2册)[C] 2009

Demonstration and Implementation of Optimization of Power Escalation Physics Tests for North Nuclear Power Plant

GUO Jian，CAO Yun-long

(Liaoning Hongyanhe Nuclear Power Co., Ltd，Liaoning，Dalian，116001，China)

During the period of reloading startup physics tests of Nuclear Power Plant in which the core power is enhanced to the state of full power step by step, it usually takes 24h for xenon to reach equilibrium. With the software upgraded, it’s possible to calculate the theory database in the cases of unstable states of xenon poisoning already. The software of SCIENCE has been used to simulate the results of flux map in conditions of different power steps and different time intervals in this article. It indicates theoretically that the results of physics tests can meet the security requirements when the physics tests are performed after the plant unit being stabled for 6h. According to the analysis based on comparison between the simulated results and measurement datum provided by the cycle 4 of unit 1 of the plant , it is further pointed out that the measurement after 6h continuous operation at different step is feasible.

Physics tests； Xe equilibrium； Lower power step

2017-03-03

郭 建(1982—)，男，工程师，现主要从事电厂反应堆物理、热工水力和堆芯燃料管理工作

TL363

A

0258-0918(2017)03-0514-06