[发明专利]一种核电堆芯目标温度控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电设计和运行领域，尤其是涉及一种核电堆芯目标温度控制方法及系统。

背景技术

核电站的动力装置由一回路系统10、二回路系统20及辅助系统组成（对于压水堆而言），如图1所示，一回路系统10由反应堆11、控制棒及驱动机构12、蒸汽发生器13、稳压器14、主冷却剂泵15和相应的管道阀门（未示出）及其他辅助设备（未示出）组成。反应堆冷却剂为高温高压含硼水（对于压水堆而言），由主冷却剂泵唧送，流经反应堆11，吸收核燃料裂变时释放的热能后，进入蒸汽发生器13，并通过蒸汽发生器13的管壁，将热量传给在管外流动的二回路，以生产蒸汽。然后再由主冷却剂泵将冷却水重新唧送入反应堆内，这样构成一个密闭的循环回路。一回路系统的压力由稳压器14来控制。二回路系统20由汽轮发电机21、凝汽器22、给水泵23和相应的管道阀门（未示出）等组成。二回路的给水在蒸汽发生器13中吸收了一回路的热量后变成蒸汽，然后进入汽轮发电机21作功，带动汽轮发电机21发电。作功后的乏汽排入凝汽器，凝结成水，再进行加热后重新返回蒸汽发生器14，构成二回路的密闭循环。

核电站堆芯目标温度随功率的变化曲线影响到反应性控制、一回路稳压器水位和二回路饱和蒸汽的温度和压力。二回路蒸汽温度最高时是在零负荷工况下，此时二回路蒸汽温度等于一回路冷却剂温度。其它功率水平下二回路蒸汽温度与一回路冷却剂温度之间有温差以传递热量。因此，通过控制一回路冷却剂堆芯入口温度、一回路冷却剂堆芯出口温度、一回路冷却剂堆芯平均温度、蒸汽发生器的蒸汽温度分别随汽轮机功率变化的曲线，便可控制堆芯目标温度。

在现有技术中，堆芯目标温度通常采用以下方式来控制：

1.一回路平均温度不变，如图2所示，这种运行方式对一回路有好处，因为一回路的水体积基本不变，稳压器的体积可以相对小一些，同时功率变化时由于慢化剂温度变化引入的反应性也小；但二回路的蒸汽压力随功率的降低而大幅升高，对二回路设备的要求很高；

2.二回路饱和蒸汽的温度不变，如图3所示，这种运行方式下二回路的运行压力不随功率降低而升高，对二回路设备的要求降低；但堆芯平均温度随功率降低而大幅下降，一回路的稳压器要求设计得很大，同时功率变化时由于慢化剂温度变化引入的反应性也很大；

3.现实设计中通常采用上述两种方法的折中，如图4所示，即一回路平均温度随功率降低而降低（部分功率运行期间一回路平均温度可能保持不变），同时二回路的饱和蒸汽温度随功率降低而升高（部分功率运行期间二回路的饱和蒸汽温度可能保持不变）。

在以上三种控制方法中，堆芯平均温度随着汽轮机功率的降低保持不变或一直降低，堆芯出口温度随汽轮机功率的降低而迅速降低，也即，在非满功率阶段的堆芯温度偏低，影响发电效率和燃料利用率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术在非满功率阶段的上述发电效率和燃料利用率低的缺陷，提供一种可提高发电效率和燃料利用率的核电堆芯目标温度控制方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种堆芯目标温度控制方法，包括：

A.确定温度与汽轮机功率的关系为：在汽轮机全部功率范围内或在高功率范围内，使堆芯平均温度随汽轮机功率的降低而升高，其中，所述高功率范围为从大于满功率的40%且小于满功率的一个功率点到满功率的一段功率范围；

B.接收所述温度与汽轮机功率的关系，并根据步骤A所确定的堆芯平均温度来调整反应堆的功率，进而调整堆芯的目标温度。

在本发明所述的堆芯目标温度控制方法中，在所述步骤A中，在汽轮机全部功率范围内或在高功率范围内，堆芯出口温度随汽轮机功率的降低而大致保持不变。

在本发明所述的堆芯目标温度控制方法中，在所述步骤A中，在汽轮机高功率范围内，堆芯出口温度随汽轮机功率的降低而大致保持不变；在汽轮机低功率范围内，蒸汽发生器的蒸汽温度随汽轮机功率的降低而大致保持不变，其中，所述低功率范围为全部功率范围内除所述高功率范围外的一段功率范围。

在本发明所述的堆芯目标温度控制方法中，在所述步骤B中，，根据步骤步骤A所确定的堆芯平均温度，调整控制棒的位置或调整一回路冷却剂中可溶硼的浓度来调整反应堆的功率。

本发明还构造一种堆芯目标温度控制系统，包括：