压水堆控制

使 压水堆的状态参数维持在运行工况的规定范围内，或改变压水堆的状态参数使其达到给定范围的技术。

压水堆控制主要有:①反应性控制和功率分布控制；②功率调节；③一回路系统压力控制；④稳压器水位控制；⑤蒸汽发生器水位控制；⑥蒸汽排放控制。

压水堆的快速变化反应性控制主要通过改变控制棒在堆芯中的位置来实现，控制组件由16根(15×15排列的燃料组件)或24根(17×17排列的燃料组件)控制棒组成，控制棒上端固定在星型架上，为圆柱形棒，内装银-铟-镉材料的中子吸收体，插在燃料组件的控制棒导向管内。对于燃耗和氙中毒引起的缓慢的反应性变化，通过改变冷却剂中的硼浓度来补偿。硼浓度控制系统通过注入硼酸或注入无离子水来调节冷却剂中的硼浓度。通过手动或自动改变控制棒在堆芯中的位置，以及冷却剂中的硼浓度，来控制堆内的功率分布，以展平堆芯径向的功率分布，并消除轴向的功率畸变。

借助稳压器的加热器(在水区内)或喷雾器(在蒸汽区内)，以保持稳压器压力在规定范围内。采用四种方法控制稳压器的压力，见图1。

浸入式电加热器装在靠近稳压器的底部，由比例加热器和后备加热器两部分组成，正常运行时，比例加热器用来控制由于参数波动和热损失引起的小量压力变化。当压力信号过低时，后备加热器就通电投入工作，在稳压器内产生更多的蒸汽，从而使压力迅速上升。在稳压器顶部设有喷嘴，引入一回路冷段主泵出口的高压水，当压力信号过高时，通过控制喷雾阀调节喷雾流量，喷雾使蒸汽冷凝，从而使稳压器压力下降。另还设有两个动力卸压阀，在大的负荷降低的瞬变过程中，压力增加过大时，依次打开卸压阀，将稳压器内多余蒸汽排至卸压箱，使压力迅速下降。如果发生完全失去负荷而又没有停堆且蒸汽排放系统没有动作，则稳压器安全阀自动打开，以限制一回路压力过高。

反应堆冷却剂系统内的水容量，即稳压器水位是靠化学和容积控制系统(CVCS)来保持的。在核电厂正常运行期间，稳压器水位通过调节上充流量来控制。至少要有一台上充泵连续地运转，以平衡进入化学和容积控制系统进行净化处理的下泄流量。

稳压器水位控制系统有自动、手动两种工作方式，可相互切换，见图2。稳压器水位被设定为冷却剂平均温度的函数，它随着反应堆功率增长而增高，这是由于从低功率升至满功率，一次冷却剂平均温度升高引起冷却剂膨胀的结果。程序设定的水位被设计成尽可能地同由于冷却剂平均温度变化所引起的水位变化相一致，使控制系统处在最佳的工作状态。控制系统的输出信号操纵上充流量调节阀，以调节上充流量。

在反应堆起动和停闭期间，手动调节稳压器的水位。在主控制室内应设置相应的仪表指示和手动操纵装置。

系统的基本功能是调节进入蒸汽发生器二次侧的给水流量，使得在正常运行工况下蒸汽发生器的水位保持在规定范围内，即程序水位，并在电厂正常瞬态期间补偿由于温度变化引起的二次侧水体积收缩或膨胀，以及蒸汽出力变化造成的水位变化，防止不希望的反应堆事故停闭和汽轮机事故停机。

系统由两个子系统组成:给水泵速度调节系统和蒸汽发生器给水调节系统。

(1)给水泵速度调节:设置给水泵速度调节系统，用于调节汽动给水泵的转速，使给水泵进出口压差接近常数，并使蒸汽母管和给水泵出口母管间的压差保持为规定的程序设定压差。电动给水泵则通过液力耦合器调节给水泵的转速。这样做的好处是当电厂在低功率运行时降低所需的泵送功率并降低对给水阀设计的要求。

(2)蒸汽发生器给水调节:一般由一个三冲量(给水流量、蒸汽流量和蒸汽发生器水位)调节器和一个单冲量(蒸汽发生器水位)调节器，以及两个给水调节阀(主给水调节阀和旁路给水调节阀)组成给水调节系统，见图3。

当负荷在0~20%之间时，给水流量由旁路给水调节阀调节，其开度由单冲量调节器输出信号控制，功率量程中子注量率信号作动态补偿，调整系统的增益。当负荷高于20%时，给水流量由主给水调节阀调节，其开度由三冲量调节器输出信号控制。两个调节器之间的切换是自动的。蒸汽发生器的设定水位是负荷的函数。当负荷在0~20%之间时，程序水位随负荷增加而增加；当负荷高于20%时，水位恒定。

在事故停堆和停机之后，要求连续对蒸汽发生器供以给水，以保证核蒸汽供应系统余热的导出。当冷却剂平均温度低于给定值或蒸汽发生器水位升至给定值时，超越控制信号就关闭主给水调节阀，此后它就处于手动控制之下。手动超越控制在所有时间都有效。

蒸汽排放系统的作用是在汽轮机负荷突然大幅度减少之后，有控制地将蒸汽直接排放至凝汽器，从而在蒸汽发生器上保持一个人为的负荷以减小反应堆冷却剂系统的瞬态变化。随后，控制棒系统，包括反应堆功率调节系统和自动降功率系统，把反应堆的功率降低到一个新的平衡值，而不引起出现超温度或超压力的事故停堆。本系统也可用于在热停堆和冷停堆过程中排出反应堆的余热，进行核电厂冷却，以及在反应堆起动时排出多余蒸汽，使核电厂处于平衡无负荷状态。

系统有两个子系统:蒸汽旁路排放控制系统和大气释放控制系统。

(1)蒸汽旁路排放控制:蒸汽旁路排放控制系统一般由8~12个蒸汽排放阀、控制器和双稳态触发电路组成，见图4。当汽轮机发生超过10%以上的甩负荷时，根据环路平均温度最大值与参考平均温度的差值，通过双稳态触发电路使蒸汽排放阀依次快速打开，或通过甩负荷控制器使蒸汽排放阀依次按比例地开启。控制棒系统动作后，随着反应堆功率逐步降低，一次冷却剂平均温度不断下降，偏差信号愈来愈小，蒸汽排放阀便依次逐渐关闭。待反应堆功率和汽轮机负荷重新匹配时，一次冷却剂平均温度达到新的参考平均温度值时，蒸汽排放阀全部关闭，甩负荷过程即告终止。蒸汽排放阀的排放容量视核电厂甩负荷适应能力而定，一般为40%~85%额定蒸汽流量。蒸汽排放阀的快速开启时间为3s。为避免小负荷扰动时蒸汽排放阀动作，设有排放闭锁和甩负荷探测电路。探测汽轮机冲动级压力的变化率，来判断汽机负荷减少的速率。若降负荷速率超过10%阶跃变化或每分钟5%线性变化，则解除闭锁。当测得反应堆停闭信号后，由停堆(排放)控制器代替甩负荷(排放)控制器工作。

在反应堆起动和热停堆期间，采用蒸汽母管压力控制方式，压力整定值可手动调整，以操纵蒸汽排放。

(2)大气释放控制:设有若干个安全阀，在核电厂起、停过程中，当凝汽器尚未投入工作或不能使用时，或旁路排放能力低于甩负荷量时，安全阀投入工作。通过向大气排放，保持蒸汽压力在规定的限值以内。安全阀排放容量一般为额定蒸汽流量的10%~15%。向大气排放是蒸汽压力控制的最后措施，属安全级。