[发明专利]一种棒控堆芯核反应堆一回路冷却剂PH控制方法

说明书

本发明公开了一种棒控堆芯核反应堆一回路冷却剂PH控制方法，涉及压水型核反应堆水化学技术领域，其技术方案要点是：基于理论算法分析得到300℃温度条件下不同PH值所对应的硼浓度、锂浓度之间的线型拟合关系式；测得一回路冷却剂中的总硼浓度和总锂浓度，计算得到预设PH控制范围所对应的锂浓度范围或硼浓度范围；通过启闭一回路冷却剂净化系统调控一回路冷却剂中的总锂浓度处于锂浓度范围内或总硼浓度处于硼浓度范围，完成一回路冷却剂PH控制。本发明提升了燃料包壳材料长周期运行的可靠性和反应堆堆芯中子经济性，简化了反应堆一回路冷却剂的化学运行，降低了核电站运行成本。

技术领域

本发明涉及压水型核反应堆水化学技术领域，更具体地说，它涉及一种棒控堆芯核反应堆一回路冷却剂PH控制方法。

背景技术

在传统压水堆核电站中，由于堆芯反应性控制需要，反应堆一回路冷却剂中加入了高浓度可溶性中子毒物(硼，B)，冷却剂中的硼浓度从反应堆运行初期约2000mg/kg逐渐降低至运行末期约50mg/kg。反应堆功率运行期间需通过调节一回路冷却剂中的硼浓度以实现反应堆的功率调节，但反应堆冷却剂的调硼操作过程复杂、响应缓慢，越来越难以满足未来智能电网的发展需求(核电机组不再作为电网的基础负荷，而应具备快速的负荷跟踪能力，很好地实现日负荷跟踪、负荷调节和频率控制)。

随着反应堆堆芯设计技术的进步和核燃料材料技术的发展，核反应堆采用棒控堆芯技术逐渐成为可能，可以很好地满足未来电网的快速负荷跟踪需求。例如，目前模块化小堆设计已采用了棒控堆芯技术，即在反应堆正常运行过程中反应堆的反应性控制全部通过调节控制棒来完成，无需采用可溶性化学毒物(硼，B)来调节堆芯反应性；而我国某型第三代1000MWe级核电反应堆也通过在燃料芯块表面磁控溅射涂覆ZrB₂等新技术来提高燃料燃耗和延长换料周期，且在反应堆功率运行期间的快速负荷跟踪完全通过控制棒(M棒)来完成。由此可以看出，未来核电反应堆(无论反应堆功率大小)正朝着采用棒控堆芯、能够进行快速负荷跟踪的技术方向发展，从反应堆反应性控制角度来说，无需向反应堆一回路冷却剂中添加硼酸。

但从反应堆冷却剂系统材料腐蚀控制方面来说，研究表明加入少量硼可减缓由于反应堆一回路冷却剂中氢氧化锂浓缩导致的锆合金苛性腐蚀，在堆芯发生泡核沸腾情况下，此时锂容易出现浓缩，对燃料包壳锆合金完整性有利，这要求反应堆一回路冷却剂中需要加入少量硼。因此，如何研究设计一种棒控堆芯核反应堆一回路冷却剂PH控制方法是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种棒控堆芯核反应堆一回路冷却剂PH控制方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种棒控堆芯核反应堆一回路冷却剂PH控制方法，包括以下步骤：

基于理论算法分析得到300℃温度条件下不同PH值所对应的硼浓度、锂浓度之间的线型拟合关系式，多个线型拟合关系式组成线型关系式组；

测得一回路冷却剂中的总硼浓度和总锂浓度，根据线型关系式组以及总硼浓度、总锂浓度中的至少一种计算得到预设PH控制范围所对应的锂浓度范围或硼浓度范围；

通过启闭一回路冷却剂净化系统调控一回路冷却剂中的总锂浓度处于锂浓度范围内或总硼浓度处于硼浓度范围，完成一回路冷却剂PH控制。

进一步的，所述线型关系式组具体为：

其中，Y表示锂浓度；X表示硼浓度；m₁、m_i、m_n表示不同线型拟合关系式所对应的PH值；表示不同PH值所对应线型拟合关系式的系数项，均为常数；表示不同PH值所对应线型拟合关系式的常数项，均为常数；1、i、n表示不同线型拟合关系式的序号。

进一步的，所述线型关系式组所对应的PH值范围为：7.1-7.3。