核电技术-反应性控制和控制棒驱动系统.ppt

3.3 反应性控制和控制棒驱动系统 2008年11月 海阳 反应性控制概述 为了控制堆芯的反应性，采用了控制棒、可燃毒物棒和硼酸等控制手段。 其中改变硼浓度用来控制反应性的长期变化，例如： 燃耗和裂变产物积累 零功率条件下温度的变化 氙或钐浓度的变化 可燃毒物棒的消耗 棒束控制组件用来控制以下反应性的变化： 停堆 功率运行阶段冷却剂温度的变化 功率变化引起的反应性变化 空泡效应 在第一个燃料循环期间，由于燃料为新料，后备反应性很大，如果堆芯采用高浓度硼来平衡反应性，可能引入正的慢化剂温度系数。为了保证负的慢化剂温度系数，保持反应堆自稳定特性，需要加入可燃毒物组件。 对于操纵员来说，棒束控制组件是最有效的控制反应性的方式。可以移动棒束控制组件和灰棒控制组件在堆内的相对位置来达到控制堆内反应性的目的。 控制棒驱动机构概述 用于反应性控制的控制棒驱动机构(CRDM)和控制棒是AP1000反应堆系统(RXS)的一部分。每个控制棒驱动机构由四个独立的子组件组成。分别为承压壳体，励磁线圈组件，销爪组件，以及驱动杆组件。位于反应堆压力容器顶盖上的一体化顶盖组件内。CRDM承压壳体构成一回路压力边界，并提供其他设备的支撑。CRDM外壳的顶部支撑了棒位置指示器线圈组件。棒行程罩的上部密封是一个坚固的，一体式结构，通过与一体化顶盖相连来提供地震情况下的支撑。 控制棒安装于控制棒束组件(RCCA)和灰棒控制组件（GRCA）下面。RCCA由24根吸收体棒组成，顶部端塞固定到一个公共连接件（星型架）上，用来控制相对较快的反应性变化和轴向功率分布。同样的，GRCA由24根顶部端塞固定到星型架上的细棒组成，用于负荷跟踪。这些控制组件提供了一种机械补偿(MSHIM)策略，能减少反应堆冷却剂系统的调硼操作。控制棒束组件和灰棒束组件由堆内导向机构支撑。RCCA和 GRCA的末端与燃料组件的导向管相接触。 3.3.1 功能 1安全相关功能 CRDM, RCCA, 和GRCA连同RXS和反应堆冷却剂系统一起执行和/或支持以下安全相关功能 反应堆冷却剂压力边界：在电厂所有运行工况下，控制棒驱动机构（CRDM）外壳属于一回路压力边界，用来包容反应堆冷却剂和/或堆芯应急冷却流量，限制放射性释放到安全壳(通过限制冷却剂泄漏)。 堆芯冷却和反应性控制：在偏离正常及故障和异常工况下，CRDM提供了RCCA和 GRCA提升和下插的手段，用以控制反应堆功率。堆芯的反应性依赖于控制棒、冷却剂内溶解硼浓度以及其它毒物。当反应堆手动或自动触发停堆时，CRDM断电，RCCA和GRCA依靠重力以所需要的速度插入堆芯，保障燃料的完整性。 2非安全相关功能 在电厂正常运行期间，RCCA,GRCA,和 CRDM还需执行一些反应性控制方面的非安全相关功能：CRDM通过调整RCCA和GRCA的位置，可以在不进行调硼的情况下实现负荷调整(如调峰运行)。控制棒还要提供足够的反应性来弥补从满功率到零功率时所产生的功率亏损，并要提供必须的停堆裕量。 3非安全相关的纵深防御功能 无 4 与执照许可相关的其他功能 无 3.3.2 设计基准 1 安全相关设计基准 CRDM的壳体提供了一个高度一体化的压力边界，用以包容一回路冷却剂以及溶于冷却剂或出现在压力容器上封头内部的燃料裂变产物，承压壳体属于一回路冷却剂压力边界的一部分。 CRDM的设计使其在反应堆冷却剂的压力和温度以及预期的安全壳内部环境之下运行仍然能够维持自身的功能和结构的完整性。 CRDM,RCCA和GRCA的设计保证了在正常运行，中等频率事件，稀有事故，极限事故工况下都能够履行他们的安全功能。另外，他们的设计能够在安全停堆地震情况下仍然能履行预期的安全功能。 CRDM,RCCA和GRCA的设计限制了反应性引入的大小和速度，加上反应堆保护系统的动作，即使如弹棒这样的反应性事故也不会造成燃料损坏、反应堆冷却剂压力边界破损或者堆芯充分冷却能力的降低。 CRDM,RCCA和GRCA的设计使得反应堆能在其具有最大后备反应性且处于热态时，当最大价值控制棒处于全部提出位置时，仍然能够维持至少 1％△K/K的次临界度。 2非安全相关设计基准 在反应堆压力容器顶盖移开时，CRDM驱动杆下端的设计允许维修人员用长柄工具进行驱动杆和控制棒组件间的远距离连接或解锁操作。 棒位指示系统能提供RCCA 和 GRCA的轴向位置监测手段。 RCCA 和GRCA提供了堆芯反应性控制手段，以维持堆芯功率在所需水平。 3其他执照许可设计基准 无 3.3.3 系统描述 1 控制棒驱动机构 AP1000的CRDM设计是基于西屋公司经过验证的成熟设计，已