寿期末滑功率运行的组织与风险张志强

寿期末滑功率运行的组织与风险张志强

(辽宁红沿河核电有限公司辽宁大连116300)

摘要:滑功率运行(CoastDown)是由于寿期末硼浓度低,无法通过稀释提供足够的正反应性维持堆芯功率,堆芯功率逐渐降低,通过降低汽机功率来匹配一回路功率的运行方式。

关键字:滑功率;寿期末;电力;R棒;△I

1.前期准备工作开展

1.1组织机构的成立与相关行动的制定与完成

牵头组织各专业成立滑功率小组,多次召开滑功率讨论会,提前进行滑功率运行的可行性分析,并落实了行动项,各专业均按期完成了相关任务。

1.2对于滑功率期间堆芯参数的分析

滑功率运行至80%FP平台时,FQ与F△H均未超过准则;例如:堆芯卸料燃耗达到原设计燃耗12884MWD/TU+440MWD/TU,组件最大燃耗为15936MWD/TU,未超过准则。因此,从堆芯安全角度考虑,第1循环寿期末可接受适当期限的滑功率运行。机组最多可接受12天(440MWD/TU)的滑功率运行。

△I的控制策略,由于堆芯△I控制与经济性的矛盾,滑功率期间,随着温度降低,△I向右移动,虽然可通过下插R棒控制,但R棒下插牺牲了一部分反应性;要想获得较好的经济性,R棒应尽可能高位保持不动,但△I控制困难;技术处建议采取保守控制,建议整个滑功率运行,通过提插R棒控制△I在参考线附近。按照计算结果,滑功率高功率阶段R棒动作较频繁,99%FP-90%FP约5个自然天R棒动作12步,90%FP-80%FP约7个自然天R棒动作7步。根据目前3号机39%的效率,每天需要降低约13MW维持冷热,实际平均每天约降低14MW电功率,最少一天电功率降5MW,最多一天电功率降低25MW。

1.3滑功率开始前的机组状态准备

为保证足够的后备反应性,滑功率运行前,R棒应尽可能高。例如:滑功率前的机组状态:{功率=100%FP,燃耗=112570,R=220,调节带[199,223],△I=2.3%FP,△Iref=1}。

采取的调整策略:滑功率运行按7天控制,△Iref修改已为1%FP,期间不再修改LSS参数,则滑功率开始前需进行寿期末通量图试验,需将R棒的棒位控制在217步,由于前期堆芯△I振荡幅度较大,为防止滑功率前堆芯△I振荡,建议提前1-2天R棒调整到位。所以滑功率开始前4天,通过上提和下插R棒抑制△I振荡幅度的同时,将R棒逐渐调整到位,利用△I向右走时机下插一步R棒至217步,进行堆芯通量图的测量,可以顺利完成滑功率前的准备工作

2.滑功率运行期间的风险

2.1Xe振荡风险

由于寿期末反应堆的不稳定性,反应堆的控制应十分谨慎小心,极小的△I都有可能引Xe振荡。所以本次滑功率期间,尽量避免R棒自动动作,如果R棒自动动作,及时将R棒恢复原位,并通过投运TEP005DE或降低电功率来匹配一二回路冷热,如果通过R棒来抑制Xe振荡,采取少量多次的原则,每次只动1步。下图为模拟高低功率平台寿期末堆芯微小Xe振荡不加干预的变化趋势,功率平台越高振荡幅度越大,而且均呈发散状。

2.2误硼化风险

在滑功率运行期间,一回路硼浓度非常低,只有5~10ppm,一回路硼化比稀释产生的危害大。严密监视容控箱液位,避免自动补给或手动补给启动,利用稀释来补偿一回路的水体积流失(特别关注大修前吹扫操作)。为彻底预防误硼化的风险,补充措施主要有如下几方面:

通过将REA003/004PO置于手动控制,REA065VB置于手动并关闭,REA401KU硼酸流量设定值设为0,REA001KU水流量设定值为25m³/h,此种特殊在线模式可以进行模拟机验证,技术规范对于自动补给没有管理条款,由于硼化功能无自动信号,所以也不会造成硼化功能不可用;

在进行硼酸罐切换操作后,按照专项操作单要求需要启动手动补给进行验证,滑功率期间则仅验证在线正确,不启动手动补给进行验证;

提前对计划进行梳理,不在滑功率期间安排可能对一回路造成误硼化的工作和定期试验。

2.3GRE高压调阀开度增大造成波动风险

根据数据分析,一回路平均温度降低1.8℃,蒸汽压力将会降低1.8bar左右,热功率降低8.4%,查相关数据计算可知,电功率降低约8.95%左右(高压时蒸汽微分价值大);按照经验,蒸汽压力降低1bar,电功率降低20MW,GRE阀门保持不变,因此压力降低1.8bar的蒸汽压力,只需要降低36MW电功率,GRE阀门就不会开大,而实际会降低97.3MW电功率,因此滑功率运行时,理论上GRE阀门会关小很多,阀门开度不会超过61.5%的控制值。在二回路压力降低1.8bar,降功率97.3MW状态下,GRE系统可以进行稳定调节,但需操作员密切监视二回路蒸汽参数,如蒸汽品质大幅下降将导致GRE高压阀门开大,进而影响一回路参数。实际本次高压缸调节阀从滑功率开始的54.9%关小至43.4%。

2.4机组瞬态对滑功率可能造成的影响

若电网出现波动或其他故障、瞬态导致机组参数变化(如:ΔI、R棒、电功率等),请立即启动保驾小组进行评估;整个滑功率运行期间,大修停机解列保驾组保持待命状态,做好机组随时停机解列的准备,以应对瞬态导致滑功率提前结束。

2.5错过滑功率切入点或未及时退出滑功率引入的风险

可能造成Xe振荡幅度加大和偏右,为应对此风险,制定滑功率的切入条件和退出条件:

滑功率切入(满足以下任意一条即可):①、△I稳定情况下,手

动取样硼浓度达到10ppm时,开始切入滑功率运行;②、△I振荡情况下,手动取样硼浓度10-12ppm之间,△I向左振荡时切入滑功率运行。

滑功率退出(满足以下任意一条即可):①、滑功率运行超过12天;②、△I振荡不可控,△I触及预警线且R棒棒位达到低限;③、机组出现超过2%热功率(50MW)波动的瞬态或者其他可能影响△I振荡的瞬态时立即评价是否继续进行滑功率运行。

2.6定期试验和日常工作造成功率波动

由于寿期末堆芯的不稳定性,滑功率期间为防止功率波动引起一回路冷热发生变化以及R棒发生动作对堆芯产生扰动,对定期试验和日常工作进行调整,在滑功率期间不安排可能引起功率波动的定期试验和日常工作。

3.滑功率过程控制的良好实践

3.1提前介入,全程保驾

在准备进行滑功率前一周,沟通滑功率的前期准备工作,主要是当时堆芯△I振荡幅度较大而且R棒棒位较高,给出抑制△I的方案,跟踪△I的控制情况。例如:从下图可以看出最初△I振幅接近3%NP,经过一周的抑制,在滑功率开始前,△I振幅基本抑制在1%NP,为后续△I的控制创造了非常有利的条件。相比较最初的计算结果“滑功率高功率阶段R棒动作较频繁,99%FP-90%FP约5个自然天R棒动作12步”,而实际情况是6天仅动作了4步。究其原因,计算值是按照△I控制在参考线附近给出的计算结果,而实际操作过程,由于△I振荡幅度很小,触及右预警线(4%NP)和右限线(6%NP)风险很小,可以将△I控制在参考线偏右侧,从而减少了R棒的下插幅度和功率的下降幅度,提升了经济效益。在后续的滑功率过程当中,要求技术处进行倒班保驾,对当班值降功率和通过R棒抑制△I振荡给出建议,保证了滑功率的顺利完成。

3.2通力协作,控制得当

在整个滑功率过程,可以看做一场接力赛,任何一个值当班过程控制出现问题就可能对后续的△I控制产生蝴蝶效应。在滑功率开始前,各值积极学习滑功率相关文件,参加统一组织的培训。在整个滑功率过程当中,各值严密监视△I走势,在抑制△I振荡和向右发展时谨慎及时。通过各值的协力配合,在整个滑功率过程当中△I振荡幅度一直很小,可以从趋势看出,动作一步R棒对△I的干预效果十分明显,由于滑功率期间堆芯一直处于过冷的状态,这样就避免了通过大幅降低电功率下插R棒来抑制△I,降低了△I的控制难度。

3.3通过R棒控制△I时机选择恰当

在整个滑功率过程,△I由于振荡幅度很小,尤其是在R棒动作后叠加△I的整体振荡后趋势比较难以判断,所以需要操纵员在抑制△I振荡时即不能操之过急,也不能错过△I干预的最佳时机。尤其是在△I接近振荡顶点时,此时△I变化速率非常小,R棒动作后容易对趋势发生误判。例如,在△I向右振荡时,此时如果下插一步R棒此时可能在一个较长时间段内导致△I有向左趋势,但后续发展△I会继续向右发展,如果此时误判△I已向左发展,开始提R棒进行抑制,可能增大△I向右振荡的幅度。如果△I的走势已十分明确,应尽快进行干预,振荡周期的前25%为最佳干预时间。

总之,在△I振荡幅度较小时,由于干预不是十分紧急,应明确判断△I趋势后进行干预,避免人为引起△I振荡幅度加大。但也不能错过最佳干预时机,导致R棒下插幅度大于预期,为后续控制增加难度。

参考文献

[1]谭杰.010-PY-R-2015-J160-0001阳江1号机组首循环寿期末滑功率运行总结报告,2015.01

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