[发明专利]一种用于核电站的硼浓度控制装置和方法

说明书

一种用于核电站的硼浓度控制装置和方法，该装置包括阀门调节模块(3)、阀门(4)和硼流量监测器(5)。根据硼流量监测器监测核电站一回路中冷却剂硼流量值，由阀门调节模块控制阀门开度将含硼冷却剂从硼罐注入到一回路中，以实现对核电站一回路中冷却剂硼浓度的控制。该装置解决了核电站机组一回路在寿期末进行换水时，阀门出现等幅振荡调节，导致反应堆一回路过冷和过热的问题。可解决其它核电站同类型机组存在的相同问题。本发明提高了核电反应堆安全性和稳定性，对核电站安全稳定运行具有重大贡献。

技术领域

本发明涉及核电站生产系统热工自动控制领域，具体涉及一种用于核电站的硼浓度控制装置和方法。

背景技术

利用核能生产电能的电厂称为核电厂。压水堆核电厂主要由压水反应堆、反应堆冷却剂系统(简称一回路)、蒸汽和动力转换系统(简称二回路)、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成。通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。二回路及其辅助系统和厂房与常规火电厂系统和设备相似，称为常规岛。电厂的其他部分，统称配套设施。

反应堆堆芯因核燃料裂变产生巨大的热能，由主泵泵入堆芯的水被加热成327度、155个大气压的高温高压水，高温高压水流经蒸汽发生器内的传热U型管，通过管壁将热能传递给U型管外的二回路冷却水，释放热量后又被主泵送回堆芯重新加热再进入蒸汽发生器，水这样不断地在密闭的回路内循环。

为了保证反应堆和反应堆冷却剂系统的安全运行，核电厂还设置了专设安全设施和一系列辅助系统。一回路辅助系统主要用来保证反应堆和一回路系统的正常运行。压水堆核电厂一回路辅助系统按其功能划分，有保证正常运行的系统和废物处理系统,部分系统同时作为专设安全设施系统的支持系统。专设安全设施为一些重大的事故提供必要的应急冷却措施，并防止放射性物质的扩散。

硼是一种中子吸收体，压水式反应堆的核裂变也可通过调节一回路内冷却剂中的硼浓度来控制。当反应堆启动及达到既定功率之后，会维持在临界状态，以确保其稳定的运作。在需要紧急停堆时，只须切断控制棒驱动机械的电源，控制棒便会因地心吸力而快速下坠至反应堆堆芯，立即停止核裂变。

某核电机组在寿期末因一回路中的硼浓度较低，当机组在寿期末因锂元素含量超标后需要对一回路进行换水时，会出现进入一回路的实际的硼流量与硼流量设定值存在偏差，一旦偏差较大就会对核电站一回路的核反应堆堆芯反应性产生影响。一回路的实际的硼流量大于硼流量设定值会导致一回路偏冷，一回路的实际的硼流量小于硼流量设定值会导致一回路偏热，最严重的结果将有可能导致一回路温度控制棒的动作。

当前核电站同类型机组也存在相同问题，当硼实际流量远远小于硼流量给定值时一回路反应堆堆芯的反应性出现过热，严重时还会导致核反应堆停堆。

发明内容

本申请提供一种用于核电站的硼浓度控制装置和方法，用于精确控制调节核电站一回路中冷却剂硼的浓度，并解决核电站机组在进入寿期末，阀门自动调节出现振荡的问题，提高核电站运行中的安全性和稳定性。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种用于核电站的硼浓度控制装置，包括硼流量监测器、阀门和阀门调节模块；

所述硼流量监测器用于设置在一回路中，用于监测所述一回路中冷却剂的硼流量；

所述阀门用于设置在硼罐输出管道和一回路冷却剂注入口之间的通路上，所述阀门的开度可调，通过调整开度可控制注入所述一回路中的冷却剂的注入流量；

所述阀门调节模块用于将所述硼流量监测器监测到的所述硼流量与硼流量给定值进行比较，根据比较结果控制所述阀门的开度，所述阀门的开度最小值是0％，所述阀门的最大值是100％。

进一步，所述硼流量给定值是一回路中硼实际浓度与一系数的乘积除以所述硼罐中冷却剂的硼浓度与所述硼实际浓度之差所得到的商，其中，所述硼实际浓度是注入所述硼罐中冷却剂之前的所述一回路中的硼浓度。