利用堆芯热功率计算反应堆冷却剂流量

利用堆芯热功率计算反应堆冷却剂流量

卫炟高国甫

（中国核电工程有限公司华东分公司浙江嘉兴）

摘要：在压水堆核电厂中，反应堆冷却剂系统承担着将堆芯热量导出的任务。为了完成这个任务，必须要有足够的反应堆冷却剂流量通过堆芯。因此，准确的确定反应堆冷却剂流量十分必要。本文介绍了一种热工计算的方法，利用二回路参数计算出堆芯的热功率，再由堆芯热功率计算反应堆冷却剂流量。

关键字：压水堆核电厂、反应堆冷却剂流量、堆芯热功率

1.前言

在压水堆核电厂中，反应堆冷却剂系统的任务之一是将堆芯中核裂变反应产生的热量传送到蒸发器，从而冷却堆芯，防止燃料元件烧毁。以上任务由并联到压力容器的三条相同的传热环路完成。为了保证足够的换热效率，每条环路通过堆芯的冷却剂流量必须大于22840m3/h，考虑到机械设备的限制，每条环路通过堆芯的冷却剂流量又必须小于23790m3/h（数据以M310堆型为例）。因此，准确的读出反应堆冷却剂的流量在电厂运行中十分必要。在实际工况下，每个环路蒸发器出口弯管处的管道上分别有三个读数为百分比的测量流量的压差变送器（并不能读出流量的具体数值），但由于一回路条件恶劣（高温、高压、强辐射），所用仪表的精度较低，。受限于传感器的精度、电子通道的不准确度等方面原因，由仪表所直接读出的反应堆冷却剂流量并不准确。而二回路的监测条件比一回路好，可以采用高精度的仪表。本文旨在介绍一种利用二回路参数来计算堆芯真实热功率，进而反推反应堆冷却剂流量准确流量的方法，以供参考。

2.堆芯热功率的计算

堆芯热功率计算是建立在每台蒸发器二次焓平衡的基础上进行的，在稳定功率平台下，蒸发器焓平衡用如下公式表示：

由上式可计算出每一环路通过堆芯的反应堆冷却剂流量。

4.参数的确定

以M310堆型为例，在堆芯热功率的计算中，涉及的参数均可通过二回路的相关仪表读出或进一步计算得出。其中，Qe为蒸发器给水流量，可由差压式液位计（ARE005/006/007YD（宽量程）ARE008/009/010YD（窄量程））读出。He为给水焓，可由给水温度（ARE001/002/003YT）及给水压力（ARE001/002/003YP）的读数经计算得出。Hv为蒸发器出口湿蒸汽焓，可由蒸汽压力（VVP007/008/009YP）的读数经计算得出。WPr项在M310机组中可认为它是一个常数，一般采用11MW。由此可计算出准确的堆芯热功率。

而对于反应堆冷却剂流量的计算，泵的理论转速可以通过查询泵的设备运行维护手册得知。在M310堆型中，泵的实际转速可以通过RCP160/260/360MC仪表读出。反应堆冷却剂的密度p、反应堆冷却剂冷段的焓值Hc、反应堆冷却剂热段的焓值Hh可以通过所处功率平台的压力（RCP005MP等）冷段温度（RCP033/048/060MT等）热段温度（4RCP030/045/057MT等）的读数经计算得出。

上文有关水和蒸汽的密度和焓值的计算可参考《IAPWS-IF97水和蒸汽的性质》（W.瓦格纳、A.克鲁泽著、项红卫译）。至此可得出反应堆冷却剂流量计算所需要的所有参数，进而计算出反应堆冷却剂流量。

5.结论？对后续的借鉴意义？结论

经过以上论述，可以计算出每一环路的冷却剂的准确流量，对比设计要求的热工流量22840m3/h及机械流量23790m3/h，可以判断一回路是否运转正常，对整个电厂的安全运行具有十分重要的意义。

参考文献:

[1]0819YSGDSS32.核蒸汽供应系统热平衡试验导则.中国核电工程有限公司，2014.3

[2]0819YSDSS45.热平衡试验导则.中国核电工程有限公司，2013.10

[3]SQS-4030101-SC2.反应堆冷却剂系统手册第2-5章.中国核动力研究设计院，2012.8

[4]ISBN978-7-5022-3171-2.900MW压水堆核电站系统与设备.原子能出版社，2007.8