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用于在負(fù)荷監(jiān)控期間操作加壓水反應(yīng)器的方法與流程

文檔序號:12009220閱讀:256來源:國知局
用于在負(fù)荷監(jiān)控期間操作加壓水反應(yīng)器的方法與流程
本發(fā)明涉及一種用于在負(fù)荷跟蹤期間操作加壓水核反應(yīng)器的方法。

背景技術(shù):
圖1示意性地示出了這種加壓水核反應(yīng)器1,以常規(guī)方式包括:-芯部2,劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域,并產(chǎn)生功率,-蒸汽發(fā)生器3,以單個發(fā)生器為代表,-渦輪4,耦接到電力發(fā)電機5,以及-冷凝器6。反應(yīng)器1還包括一個配置有泵9的初級回路8,泵9以單個泵為代表,并且其中加壓水沿箭頭所示的路徑循環(huán)。具體地,這些水上升到芯部2,以便在其中被加熱,同時又保證了芯部2的冷卻。該水也保證了減速的功能,或者說使核燃料產(chǎn)生的中子減慢。初級回路8還包括使得可能調(diào)節(jié)在初級回路8中循環(huán)的水的壓力的加壓器10。初級回路8的水還供應(yīng)到蒸汽發(fā)生器3,在蒸汽發(fā)生器3處水被冷卻,同時確保在次級回路12中循環(huán)的水的蒸發(fā)。由發(fā)生器3產(chǎn)生的蒸汽通過次級回路12引導(dǎo)到渦輪4,然后到冷凝器6,在冷凝器6處所述蒸汽通過與冷凝器6中循環(huán)的冷卻水間接熱交換而被冷凝。次級回路12包括冷凝器6的下游、泵13和加熱器14。芯部2包括被裝載在容器18中的燃料組件16。圖1表示了單個組件16,但是芯部包括多個組件16。燃料組件16包括核燃料棒,核燃料棒以常規(guī)方式由基于鋯的合金包層形成,合金包層包圍一堆核燃料芯塊,芯塊是基于氧化鈾、或者鈾氧化物和钚氧化物的混合物。反應(yīng)器2包括控制棒20,也稱為控制棒束,用于控制芯部的反應(yīng)性,控制棒20被布置在容器18內(nèi),高于某些組件16,并且能夠在芯部內(nèi)占據(jù)多個插入位置。圖1中示出單個棒20,但芯部2包括幾十個控制棒束20??刂瓢?0能夠通過機構(gòu)22豎直移動,以便在不同的插入位置上插入到它們懸垂在上的燃料組件16中。以常規(guī)的方式,每個控制棒20包括多個由中子吸收材料制成的控制筆。因此,燃料組件16內(nèi)的每個棒20的豎直移動或插入狀態(tài),使之可以調(diào)節(jié)反應(yīng)器1芯部的反應(yīng)性,借此允許由芯部2提供的總功率的變化,從零功率上至額定功率(下文中表示為RP)。這證實是有用的,事實上,特別是在諸如法國的國家,其中80%的電是由核反應(yīng)器產(chǎn)生的,由反應(yīng)器提供的總功率變化,以便適應(yīng)它們供應(yīng)的電網(wǎng)的需求;因此這被稱為電網(wǎng)監(jiān)控或負(fù)荷跟蹤。在負(fù)荷跟蹤期間,由反應(yīng)器產(chǎn)生的功率被調(diào)節(jié),以便響應(yīng)于由操作電網(wǎng)的服務(wù)預(yù)先建立的程序。由反應(yīng)器供應(yīng)的功率的調(diào)節(jié)是通過操作裝置將由中子噬體元素(neutrophageelement)構(gòu)成的控制棒定位在芯部內(nèi)不同的插入位置,以便吸收或多或少的中子,和/或通過可選擇地調(diào)節(jié)初級冷卻劑中諸如硼的中子吸收化合物的濃度,作為所期望功率和/或來自反應(yīng)器芯部的儀器的測量的函數(shù)。例如,操作裝置由一組電子和電氣設(shè)備形成,根據(jù)儀器鏈的測量,并且通過比較它們來限制水平,這些設(shè)備設(shè)計控制棒20移動的順序和/或由注入水(稀釋)或硼(硼化)引起的初級冷卻劑中的硼濃度的修改。操作加壓水核反應(yīng)器的不同模式是已知的。一般來說,該操作包括控制和調(diào)節(jié)初級冷卻劑的最小平均溫度Tav和功率(熱和中子)分布至最小,并且特別是功率DA的軸向分布,從而避免形成芯部上部區(qū)域和下部區(qū)域之間的功率不平衡。這些參數(shù)的調(diào)節(jié)方法作為所使用的不同操作模式的函數(shù)而變化。一般來說,平均溫度Tav由控制棒20的移動而調(diào)節(jié),控制棒20的移動作為諸如渦輪處所期望的功率、冷卻劑溫度的標(biāo)準(zhǔn)值、和/或可選地通過修改初級冷卻劑中的硼濃度的不同參數(shù)的函數(shù),這使得可能間接使控制棒20的位置適配到所期望位置,尤其是為了獲得所期望功率DA的軸向分布和/或芯部功率快速增加至所期望功率的能力。用于操作核反應(yīng)器模式的選擇通過考慮下述的事實來確定,即所述控制棒的作用具有即時的效果,然而在溶液中注入硼的效果是相對較慢的。另外,初級冷卻劑的溶液中硼濃度的增加需要硼酸存儲和注入裝置,并因而增加了附加的設(shè)計限制。因此,往往只使用溶液中硼或水的注入,以修正對反應(yīng)器的操作反應(yīng)性的長期影響,換句話說,實質(zhì)上是氙效應(yīng)和燃料的老化。為了滿足電網(wǎng)的需求,因此,該反應(yīng)器的操作優(yōu)先通過該控制棒的移動來執(zhí)行。然而,控制棒的插入以一種不利的方式影響了反應(yīng)器產(chǎn)生的功率的軸向分布。這可能導(dǎo)致形成芯部中的功率峰值,以及長期來說發(fā)展出氙濃度的振蕩,這有利于這些功率峰值的增強、以限制性方式介入操作過程中的因素,并且通過修改初級冷卻劑中的硼濃度,提出校正援助。然而在負(fù)荷跟蹤中,換句話說,日曲線下的功率生產(chǎn)水平,并且甚至在從屬模式下,通過遠(yuǎn)程控制,功率生產(chǎn)的變化使控制動作增加,具有上述不利后果,以重要的方式與控制棒機構(gòu)接合,并且由于冷卻劑稀釋和硼化的反復(fù)操作,導(dǎo)致大量的廢液。為了解決這些困難,用于操作加壓水反應(yīng)器的方法已經(jīng)被開發(fā)來確定芯部中的控制棒的位置,使得可能限制軸向功率分布的擾動,而且借助于硼的使用,硼濃度被調(diào)節(jié),以便主要補償氙排放和燃料棒老化的影響。然而,這種操作方法不總是最優(yōu)的,并且不總是使得可能最小化廢液的體積以及控制棒束的移動。另外,廢液體積的最小化以及接合控制棒插入機構(gòu)一直是操作人員的永恒關(guān)注。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
在這方面,本發(fā)明致力于解決上述問題,通過使得可能優(yōu)化反應(yīng)器芯部中的控制棒束的參考位置,最小化所述棒束的移動,并借此可選的最小化通過在反應(yīng)器功率變化期間操作初級冷卻劑的稀釋/硼化而產(chǎn)生的廢液的體積。為此,本發(fā)明提出了一種用于操作加壓水反應(yīng)器的方法,所述反應(yīng)器包括:-產(chǎn)生功率的芯部;-多個控制棒束,用于控制所述芯部的反應(yīng)性,這些棒束能夠從高處位置豎直地占據(jù)芯部中的多個插入位置;-裝置,用于獲取代表芯部操作條件的數(shù)量;所述方法包括下列步驟,包括:-測量核反應(yīng)器的有效功率;-獲取針對核反應(yīng)器的所期望目標(biāo)功率的參考值;所述方法的特征在于,還包括下列步驟,包括:-獲取針對功率增加的估算持續(xù)時間,以便達(dá)到針對所期望目標(biāo)功率的所述參考值,所述估算持續(xù)時間對應(yīng)于針對功率從所述有效功率增加到針對目標(biāo)功率的所述參考值所花費的時間;-確定所述多個控制棒中的至少一個控制棒束的參考位置,以便達(dá)到針對所述所期望目標(biāo)功率的所述參考值,作為所述估算持續(xù)時間、所述測量的有效功率、以及針對所述目標(biāo)功率的所述參考值的函數(shù);-監(jiān)測所述至少一個控制棒束的位置,從而將其定位在其參考位置(Z)。由于本發(fā)明,通過考慮氙效應(yīng)的演變、介入所述負(fù)荷跟蹤期間的中子噬體元素,就可以優(yōu)化負(fù)荷跟蹤期間控制棒的參考位置。所述優(yōu)化的參考位置的確定是通過考慮代表針對功率增加以達(dá)到針對所期望目標(biāo)功率的參考值的估算持續(xù)時間的時間參數(shù)。作為一個例子,保留的參考位置可以給出功率上升期間芯部的最佳性能,換句話說,該位置使控制棒能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)達(dá)到目標(biāo)功率時它們處于最佳位置。例如,控制棒在100%額定功率時的最佳位置可以是該控制棒在100%穩(wěn)定操作時的正常位置(即控制棒的標(biāo)稱位置)。由于根據(jù)本發(fā)明的方法,通過稀釋和硼化操作的適當(dāng)管理,同時通過將控制棒的移動唯一地限制在所期望持續(xù)時間內(nèi)功率變化所期望的移動,來減少控制棒的步驟數(shù)量,通過減少控制棒的步驟數(shù)量,來維持控制棒的移動機構(gòu),也可以最小化反應(yīng)器芯部中的廢液體積。根據(jù)另一個特征,該方法包括一個步驟,該步驟包括獲取所述功率增加開始的估算時刻,所述估算時刻對應(yīng)于所述有效功率階段的結(jié)束,并且在確定至少一個控制棒束的參考位置的步驟中被考慮。根據(jù)另一個特征,控制步驟被執(zhí)行,使得所述至少一個控制棒束最遲在所述功率增加開始時被定位在其參考位置。根據(jù)另一個特征,該方法包括步驟:調(diào)節(jié)冷卻劑中諸如硼的中子噬體元素的濃度,作為所述多個控制棒中的至少一個控制棒束的所述參考位置的函數(shù)。調(diào)節(jié)的意思是指在核反應(yīng)器的初級冷卻劑中減少或增加諸如硼的所述中子噬體元素的濃度(即稀釋或硼化)的一個或多個操作。根據(jù)另一個特征,確定所述至少一個控制棒束的所述參考位置的所述步驟是經(jīng)由實施中子代碼的軟件裝置執(zhí)行的。中子代碼的意思是指周期性地解析擴散方程并在燃料燃耗期間更新芯部的同位素平衡的代碼。根據(jù)另一個特征,確定所述至少一個控制棒束的所述參考位置的所述步驟包括:-確定所述至少一個控制棒束的第一位置的子步驟,該第一位置是所述測量的有效功率和針對目標(biāo)功率的所述參考值的函數(shù);-確定未來功率增加期間所述反應(yīng)器的所述芯部中氙濃度變化的子步驟,所述氙濃度的變化為所述估算持續(xù)時間,和/或所述測量的有效功率,和/或針對目標(biāo)功率的所述參考值的函數(shù);-確定至少一個控制棒束位置的校正因子的子步驟,所述校正因子是所述氙濃度變化的函數(shù)。根據(jù)另一個特征,確定所述至少一個控制棒束的所述參考位置的所述步驟包括:-確定至少一個控制棒束的第一位置的子步驟,該第一位置是所述有效的測量功率和針對目標(biāo)功率的所述參考值的函數(shù);-確定未來功率增加期間所述反應(yīng)器的所述芯部中氙濃度變化的子步驟,所述氙濃度的變化是所述估算持續(xù)時間,和/或所述測量的有效功率,和/或針對目標(biāo)功率的所述參考值,和/或功率增加開始的所述估算時刻的函數(shù);-確定至少一個控制棒束的位置的校正因子的子步驟,該校正因子是氙濃度的所述變化的函數(shù)。附圖說明參照附圖,根據(jù)下面以指示方式和非限制方式給出的說明,本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得更加清楚,其中:-圖1示意性地圖示了加壓水反應(yīng)器;-圖2是示意代表圖,圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法的不同步驟;-圖3圖示了確定根據(jù)圖2所圖示的發(fā)明的方法的參考位置Z的步驟的第二實施例;-圖4A以示意方式表示了負(fù)荷跟蹤期間功率的演變以及在該相同負(fù)荷跟蹤期間氙濃度的演變;-圖4B以示意方式表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的操作方法,在圖4A所示的負(fù)荷跟蹤期間控制棒的位置演變,以及初級冷卻劑的稀釋和硼化的開始點演變;-圖4C以示意方式表示了圖4B所示的操作方法和根據(jù)本發(fā)明的操作方法之間,在圖4A所示的負(fù)荷跟蹤期間,控制棒的位置演變的比較,以及初級冷卻劑的稀釋和硼化速率的演變的比較。具體實施方式前面已參照本發(fā)明的大致描述介紹了圖1。圖2以示意方式示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法的主要步驟,目標(biāo)是管理核反應(yīng)器,特別是加壓水反應(yīng)器。加壓水反應(yīng)器在圖2中由附圖標(biāo)記100以象征的方式表示,并且在前面所示的圖1中包括:-芯部30,包括核燃料組件;-容器32,包括反應(yīng)器的芯部30;-蒸汽發(fā)生器(未表示),能夠驅(qū)動耦接到配電網(wǎng)的交流發(fā)電機;-初級回路31,在閉合回路中將容器32連接到蒸汽發(fā)生器的初級側(cè);-次級回路(未表示),在閉合回路中將蒸汽發(fā)生器的次級側(cè)連接到渦輪。初級回路31能夠保證加壓初級冷卻劑沿著由箭頭指示的路徑循環(huán)穿過芯部30。初級冷卻劑實質(zhì)上是由水和溶解的硼形成。冷卻劑上升到芯部30,與燃料組件接觸時變熱,借此保證芯部30的冷卻。初級冷卻劑也供應(yīng)到蒸汽發(fā)生器,通過散發(fā)熱能而被冷卻。次級回路能夠保證次級冷卻劑的循環(huán),次級冷卻劑實質(zhì)上包括水,所述液體在蒸汽發(fā)生器中被初級流體散發(fā)的熱能蒸發(fā)。發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽被引導(dǎo)到其驅(qū)動的渦輪,然后被引導(dǎo)到冷凝器,在冷凝器中蒸汽通過與冷凝器中循環(huán)的冷卻水的間接熱交換被冷凝。冷凝的蒸汽然后被傳送到蒸汽發(fā)生器。耦接到渦輪的交流發(fā)電機為電網(wǎng)提供電力,電力可隨著電網(wǎng)的需求而變化。反應(yīng)器100由此被操作,以便通過改變芯部的反應(yīng)性,永久地將芯部所提供的功率適配為電網(wǎng)所期望的電力。為了實現(xiàn)該目的,反應(yīng)器100還包括:-用于調(diào)節(jié)溶解在初級冷卻劑中的硼的濃度(未表示)的裝置,通過將濃縮的硼酸溶液注入到初級液體中,以便向上改變硼的濃度,或者通過注入純水,以便向下改變硼的濃度;-控制棒40,用于控制芯部30的反應(yīng)性,每個棒40能夠在芯部30中占據(jù)多個插入位置,多個插入位置從高處位置豎直分級;-用于選擇性地將每個控制棒束從上往下插入芯部30的裝置,每個控制棒束從上往下插入到一個由該方法所確定的插入位置;-用于獲取代表反應(yīng)器操作的量的裝置,諸如:中子通量,初級回路的冷支路TBF中的初級液體溫度、初級回路的熱支路TBC中的初級液體溫度、控制棒束40的位置。-用于從表示反應(yīng)器操作的量中測量芯部的有效功率Pe的裝置;-用于通過人/機接口(未表示)獲取由操作人員設(shè)定的操作參考的裝置。在圖2中示出的根據(jù)本發(fā)明的操作方法使得可能最小化負(fù)荷跟蹤期間控制棒40的移動,通過考慮負(fù)荷恢復(fù)期間氙效應(yīng)的變化,確定控制棒40的參考位置Z,該方法確定控制棒40的位置,作為返回功率增加的估算持續(xù)時間。根據(jù)本發(fā)明的方法包括:第一步驟,獲取有效功率Pe,如模塊81所示。在如模塊82和83分別所示的步驟中,所述獲取裝置獲取針對希望達(dá)到的目標(biāo)功率Pc的參考值,以及對應(yīng)于反應(yīng)器功率增加以達(dá)到起始于有效功率值Pe的參考值Pc的估算時間間隔的持續(xù)時間DURATION。這些參考值Pc、DURATION是由操作人員在負(fù)荷跟蹤的編程期間通過人/機接口(未表示)輸入的。操作方法還包括步驟:確定控制棒40的參考位置Z,如模塊84所示??刂瓢?0的位置Z被確定為有效功率Pe的值、參考功率值Pc、反應(yīng)器功率增加以達(dá)到參考值Pc的估算時間間隔DURATION的函數(shù)。根據(jù)一種實施例變型,獲取裝置還獲取對應(yīng)于負(fù)荷恢復(fù)估算時刻INST的補償值(即有效功率階段持續(xù)時間的結(jié)束時刻)。因此,在本實施例變型中,控制棒40的位置Z的確定將更精確,并且是有效功率Pe的值、參考功率值Pc、反應(yīng)器功率增加以達(dá)到參考值Pc的估算時間間隔DURATION、以及負(fù)荷恢復(fù)估算時刻INST的函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施例,確定控制棒40的參考位置Z的步驟84,由存在于核反應(yīng)器100中的軟件裝置來執(zhí)行,該軟件裝置執(zhí)行中子計算代碼,從代表芯部的材料、幾何形狀和中子特性,以及芯部的操作條件的數(shù)據(jù)進(jìn)行反應(yīng)器行為的模擬,這些數(shù)據(jù)連續(xù)地表示芯部的3D模型。作為一個例子,可以引用基于高級節(jié)點式3D建模的SMART中子計算代碼。芯部中子計算的原理在文件“Methodsdecalculneutroniquede”(TechniquesdeI’Ingénieur-B203070-GiovanniB.BrunaandBernardGuesdon)中被更詳細(xì)地描述。執(zhí)行中子計算代碼的這些軟件裝置使得可能通過迭代計算,從操作人員的輸入數(shù)據(jù)確定控制棒的理想?yún)⒖嘉恢肸,數(shù)據(jù)例如是有效功率Pe、希望達(dá)到的目標(biāo)功率的參考值Pc、功率增加的估算持續(xù)時間DURATION、以及可選的負(fù)荷恢復(fù)的估算時刻INST。作為例子,由軟件裝置保持的該參考位置Z能夠在功率上升期間給出芯部的最佳行為,換句話說,該位置使得當(dāng)達(dá)到目標(biāo)功率時,控制棒40返回到最佳位置。控制棒40處于100%額定功率處的最佳位置可以是該控制棒處于100%穩(wěn)定操作時的正常位置(即控制棒的標(biāo)稱位置)。圖3示出了確定控制棒40的參考位置Z的步驟84的實施方式的第二種模式。與前一實施例相比,該實施方式的第二種模式使得可能簡化該確定步驟,并且可以不使用中子計算代碼。根據(jù)該第二種模式,所述比較裝置使得在模塊44所示的子步驟中,比較有效功率Pe和針對希望達(dá)到的目標(biāo)功率參考值Pc之間的差值ΔP。所述操作裝置包括與存儲裝置相關(guān)聯(lián)的軟件裝置,存儲裝置包括關(guān)聯(lián)表dZ=f(ΔP),使得可能在模塊46所示的步驟中將控制棒的位置dZ限定為功率差值ΔP的函數(shù)。在此步驟中確定的位置dZ對應(yīng)于控制棒的插入位置,使得可能達(dá)到針對功率的參考值Pc,而不需要補償氙效應(yīng)。模塊45示出了補償步驟,其中所述軟件裝置估算氙效應(yīng)的變化ΔX,作為功率差值ΔP和由操作人員輸入的功率變化的估算持續(xù)時間DURATION的函數(shù)。根據(jù)一個有利的實施例,在功率變化期間的這種氙變化ΔX的估算與變化的持續(xù)時間DURATION和功率變化的幅度成比例,并可通過以下關(guān)系來表達(dá):ΔX=Ax(DURATION×ΔP)其中,-ΔX是氙效應(yīng)的變化,以pcm(十萬)表達(dá);-A是比例系數(shù),以pcm/(小時x%RP)表達(dá);-DURATION是功率變化的估算持續(xù)時間,以小時表達(dá);-ΔP是功率差值,以%RP表達(dá)。然而,氙變化的估算并不局限于線性模型,并且可以借助于更復(fù)雜的計算模型來實現(xiàn),對帶有持續(xù)時間DURATION以及功率差值ΔP的氙變化ΔX的線性的不準(zhǔn)確性進(jìn)行考慮。根據(jù)一種實施例變型,氙變化的估算還可以是負(fù)載恢復(fù)的估算時刻INST的函數(shù),從而更精確地估算氙變化。因此,在功率上升或下降期間的氙變化ΔX格外重要,因為這種變化的持續(xù)時間是相當(dāng)長的(到目前為止,該變化的持續(xù)時間通常低于7小時)。這還針對功率變化進(jìn)行了考慮,為了達(dá)到參考功率Pc,其中功率變化的時間間隔大于一個小時,特別是針對功率返回,反應(yīng)器芯部中的氙演變繼而變得顯著。圖4A的圖所示的氙濃度曲線61表示,氙效應(yīng)出現(xiàn)于負(fù)荷下降開始時,并在較低功率階段期間持續(xù)變化。因此,這種估算的氙效應(yīng)變化ΔX,在分配給功率變化的時間間隔DURATION期間,使得可能通過添加校正因子dZc來補償作為功率差值ΔP的函數(shù)的位置dZ,dZc在模塊48所示的步驟中由下列關(guān)系來確定:dZc=f{ΔX)其中f是遞增函數(shù)。然后,在模塊47所示的步驟中,控制棒的參考位置Z由位置dZ和校正因子dZc的組合來確定。因此,在該第二實施例中,不需要具有可用的軟件裝置來執(zhí)行SMART型中子代碼,用以確定最佳的參考位置Z,使得可能最小化控制棒束的移動。一旦控制棒的參考位置Z已被確定,控制棒在其參考位置Z的位置控制和調(diào)節(jié)通過已知的操作模式以常規(guī)方式執(zhí)行,通過另一控制裝置可選擇地補償棒的移動,用以控制反應(yīng)性,例如在初級冷卻劑中通過稀釋/硼化操作,改變諸如硼的中子吸收化合物的濃度。取決于所使用的操作模式,將使用硼或水的注入,和/或其它控制棒束或多或少吸收中子的使用,將被以策略性的方式定位在芯部中。例如,可以的話,通過利用了氙濃度的變化,而不是通過稀釋/硼化操作,控制棒束返回到它們的參考位置是有利的。作為例子,如果參考位置對應(yīng)于比隨著負(fù)荷下降時棒束到達(dá)的位置抽出更多的位置,通過補償氙濃度的增加,棒束被留下以抽出,然后只有當(dāng)棒束已經(jīng)返回到其參考位置時,稀釋操作才開始。圖4B和4C所表示的圖示出了,與確定控制棒位置Z時未考慮氙效應(yīng)的操作方法相比,在負(fù)荷跟蹤中加壓水核反應(yīng)器的操作的優(yōu)化。更具體地,圖4B示出了,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法,在圖4A所表示的負(fù)荷跟蹤示例期間,控制棒的位置演變(曲線60)以及初級冷卻劑的稀釋和硼化速率的演變。陰影區(qū)域62和63分別表示在圖4A的負(fù)荷跟蹤期間使用的稀釋水的體積和硼化硼的體積。圖4C表示了,在圖4A所示的負(fù)荷跟蹤期間,使用根據(jù)本發(fā)明的操作方法,控制棒的位置演變(曲線50)以及初級冷卻劑的稀釋和硼化速率的演變。圖4C還通過比較的方式表示了,控制棒的位置演變(曲線60)以及圖4B所示的初級冷卻劑的稀釋和硼化速率的演變。陰影區(qū)域52、53A和53B分別表示在圖4A的負(fù)荷跟蹤期間使用的稀釋水的體積和硼化硼的體積。作為示例在圖4A中示出的負(fù)荷跟蹤是如下負(fù)荷跟蹤,其中在一段相對長的時間內(nèi),約為10小時,在負(fù)荷恢復(fù)(區(qū)域D)升到返回區(qū)域E表示的額定功率之前,負(fù)荷下降(區(qū)域B)是從處于100%額定功率RP(區(qū)域A)的上部階段降到相當(dāng)于50%RP的下部階段(區(qū)域C)。功率變化、功率下降和功率上升是相對久的,約兩小時,進(jìn)展的速率約為每分鐘0.5%額定功率。通常,功率變化的進(jìn)展速率小于或等于每分鐘1%額定功率。在圖4C中,粗實線的輪廓線50示意性地示出了位于核反應(yīng)器的容器中的控制棒位置Z的演變示例,由根據(jù)本發(fā)明的方法所確定。相比之下,在圖4B中的實線輪廓線60,并且圖4C中用點線表示,示意性地示出了控制棒的位置Z的演變,由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的操作模式,不考慮負(fù)荷跟蹤期間氙效應(yīng)的變化所確定。因此,自負(fù)荷下降起介入的氙效應(yīng)(中子噬體元素)的增長由圖4A中的曲線61表示,通過在負(fù)荷下降期間更少插入控制棒40到反應(yīng)器100的芯部30中而得到補償。在負(fù)荷下降期間(區(qū)域B),由參考位置Z確定的控制棒40的更少插入允許操作人員通過降低注入水(陰影區(qū)域52)的體積降低硼的稀釋率,或甚至不稀釋。由于本發(fā)明,在負(fù)荷下降期間,相比于由陰影區(qū)域62表示的稀釋水的體積,控制棒40的更少插入使得可能降低陰影區(qū)域52表示的稀釋水的體積,因此限制了廢液的體積。在負(fù)荷恢復(fù)期間(區(qū)域D),控制棒的上升更少,該負(fù)荷恢復(fù)期間的氙變化由棒的這種更少插入而得到補償,這就能夠在負(fù)荷恢復(fù)期間停止硼化流速,換句話說,在功率從50%上升至100%RP的期間,如圖4C所示的區(qū)域D水平處。因此,在負(fù)荷恢復(fù)期間,相比于使用已知操作方法注入的硼體積(圖4B),根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠降低注入到初級冷卻劑中的硼的體積。此外,控制棒的插入更少,根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠減少負(fù)荷跟蹤期間必要的步驟數(shù)量,特別是在上部區(qū)域和下部區(qū)域之間。該方法因此使得能夠減小控制棒移動機構(gòu)上的負(fù)荷。因此,根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠優(yōu)化控制棒插入到芯部,以減小不同位置之間的步驟數(shù)量,使得可能在反應(yīng)器的服務(wù)年限期間保持每個控制棒束的移動裝置。控制棒束插入到由根據(jù)本發(fā)明的方法確定的參考位置Z,還使得能夠在控制棒上升期間控制對應(yīng)于能夠由所述芯部30產(chǎn)生的功率的功率上升容量。該方法可直接應(yīng)用于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的不同操作模式,即通常命名為模式A、模式G、模式X和模式T的操作模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的操作模式G考慮到,在確定控制棒插入位置期間,通過移除控制棒快速恢復(fù)到100%額定功率的可能性。為了做到這一點,操作模式G控制兩種類型的具有不同的中子吸收率的控制棒束。一個棒束具有作為功率水平的函數(shù)的插入位置,,并且保證了快速返回到額定功率RP的可能性。術(shù)語“快速”的意思是指足夠快速的負(fù)荷恢復(fù),以使氙濃度的變化為微小量,換句話說具有通常包括3%和5%RP/min之間的進(jìn)展速率的負(fù)荷恢復(fù)。另一個控制棒束較重,專用于控制反應(yīng)器的平均溫度Tav,并間接通過稀釋和硼化操作以控制軸向分布DA。操作模式X和T是高級操作模式,考慮到在控制棒定位時的功率上升容量Pmax。功率上升容量Pmax是指功率快速上升的可能性,換句話說,具有通常包括在2%和5%RP/min之間的從降低的功率至高功率(參考值Pmax)的進(jìn)展速率,由操作人員在負(fù)荷跟蹤編程期間預(yù)先定義。因此,對于功率變化,特別是對于慢速功率返回,通常超過一小時,控制棒插入位置的管理不是最佳的,因為沒有考慮氙效應(yīng)的變化。根據(jù)本發(fā)明的方法使得可能考慮功率上升期間氙的這種變化,借此使得可能在“慢”負(fù)荷跟蹤期間優(yōu)化控制棒插入到反應(yīng)器的芯部中。因此,根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用于操作模式G、T和X的方法,使得可能通過更少地插入不同控制棒束到反應(yīng)器芯部中而改進(jìn)所述模式,借此限制了為補償冷卻劑中氙濃度所必需的將硼或水注入到初級液體中的使用。根據(jù)本發(fā)明的該方法也可應(yīng)用到稱為模式A的操作模式中,包括控制和調(diào)節(jié)溫度Tav和功率的軸向分布DA。操作模式A是最簡單的模式,用于在負(fù)荷跟蹤期間操作核反應(yīng)器。當(dāng)渦輪的負(fù)荷下降時,控制棒被插入到芯部中,以限制芯部的功率,并借此避免初級冷卻回路的溫度上升。在此操作模式中,控制棒向下插入到下限水平,下限水平限定了功率軸向分布DA的混亂的可接受極限。當(dāng)希望進(jìn)一步減小功率時,接著將硼注入到初級冷卻劑中,以增加其濃度,并伴隨初級功率的下降。在功率上升的情況下,硼濃度的降低是通過注入水進(jìn)行稀釋而執(zhí)行的。然而,硼的注入和稀釋具有動作上受到限制的速度,這樣就不能進(jìn)行快速或大幅度的功率變化。因此,根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用于操作模式A的方法,借此使得可能知道可以進(jìn)行負(fù)荷恢復(fù)而不需要注入水(即沒有稀釋)的進(jìn)展速率。事實上,如果根據(jù)本發(fā)明的方法確定的參考位置在允許極限的范圍內(nèi),則可以使用進(jìn)展速率來進(jìn)行負(fù)荷恢復(fù),進(jìn)展速率為功率變化的所選擇持續(xù)時間的函數(shù)。如果另外一方面,根據(jù)本發(fā)明的方法確定的參考位置不在允許極限的范圍內(nèi),則有可能推斷出與冷卻劑稀釋速率相關(guān)聯(lián)的進(jìn)展速率,使得可能保持在允許極限的范圍內(nèi)。顯然,本發(fā)明并不局限于實施例和已經(jīng)描述的操作模式。根據(jù)本發(fā)明的方法可應(yīng)用于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所有類型的操作模式,而不僅限于本申請中所述的操作模式。根據(jù)所使用的操作模式,如果核反應(yīng)器包括多個控制棒束,它們具有不同的中子吸收特性,比如特別是在操作模式G、X和T中,根據(jù)本發(fā)明的方法考慮到氙濃度變化ΔX,所確定的參考位置Z,可以應(yīng)用于至少一個控制棒束。根據(jù)本發(fā)明的方法也適用于通過使用預(yù)先插入的控制棒束限制廢液體積的操作模式。在此操作模式中,插入的棒束使得可能在負(fù)荷跟蹤期間通過抽出插入的棒束來吸收氙效應(yīng)(增加濃度)。根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用到該工作模式使得可能改善和優(yōu)化預(yù)先插入的棒束的放置,以最小化該移動。根據(jù)本發(fā)明的方法已經(jīng)被具體描述,這是將反應(yīng)器功率增加的估算時間間隔作為估算的持續(xù)時間進(jìn)行考慮,以達(dá)到開始于有效值的參考值;然而,根據(jù)本發(fā)明的方法也可以通過考慮負(fù)荷恢復(fù)的估算時刻而應(yīng)用,換句話說是功率增加前處于有效功率階段的估算持續(xù)時間的終點,這使得可能進(jìn)一步優(yōu)化控制棒的參考位置Z。根據(jù)本發(fā)明的方法已經(jīng)被具體地描述,這是將反應(yīng)器功率變化的估算時間間隔作為估算的持續(xù)時間,以達(dá)到開始于有效值的參考值;然而,根據(jù)本發(fā)明的方法也可以通過將功率增加的時間間隔的估算持續(xù)時間替代為反應(yīng)器功率增加的斜率而應(yīng)用,以達(dá)到開始于有效值的參考值,參考值例如以%/min表達(dá)。
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