一种核反应堆初始堆芯无源启动方法与流程

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核反应堆初始堆芯无源启动方法。

背景技术：

核反应堆初始堆芯通常由全新组件组成，新燃料无自发裂变也没有放射性产生。从第一个组件进入堆芯时，为了保证堆外源量程探测器测量计数率必须≥2c/s的要求，现有技术是在装入的第一个组件中放置中子源，通过中子源发射的中子激发新燃料产生核裂变并产生中子，以实现堆外源量程探测器的中子测量，并根据倒数计数率与燃料组件数的关系曲线以确认堆芯的次临界状态。图1描述了现有技术方案15*15压水堆核电站反应堆堆芯燃料组件及启动中子源布置示意图。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种核反应堆初始堆芯无源启动方法，可以不使用中子源装料及启动，提高核电厂的经济性。

本发明提供的一种核反应堆初始堆芯无源启动方法，其包括下述步骤：

在核反应堆初始堆芯外围均匀布置至少两个燃耗过的燃料组件，通过所述至少两个燃耗过的燃料组件在所述核反应堆初始堆芯中产生中子；

利用核反应堆的堆外源量程探测器测量所述核反应堆初始堆芯的中子计数率，判断所述中子计数率是否大于或等于设定值，当所述中子计数率大于或等于所述设定值时，则判定所述堆外源量程探测器正常工作；

当所述堆外源量程探测器正常工作时，利用所述中子计数率判断所述核反应堆初始堆芯在装料过程中是否处于次临界，并利用装入的燃耗过燃料组件产生的中子实现核反应堆启动。

优选地，所述在核反应堆初始堆芯外围均匀布置至少两个燃耗过的燃料组件，具体为：

在所述核反应堆初始堆芯外围布置两个燃耗过的燃料组件或者四个燃耗过的燃料组件，当在所述核反应堆初始堆芯外围布置两个燃耗过的燃料组件时，所述核反应堆初始堆芯的几何结构满足二分之一对称；当在所述核反应堆初始堆芯外围布置四个燃耗过的燃料组件时，所述核反应堆初始堆芯的几何结构满足四分之一对称。

优选地，还包括下述步骤：

当所述核反应堆初始堆芯外围布置两个燃耗过的燃料组件时，所述两个燃耗过的燃料组件的布置位置对应两个堆外源量程探测器角度，以保证堆外源量程探测器计数，在所述核反应堆初始堆芯装料结束前，将这两个燃耗过的燃料组件移出，再在这两个燃耗过的燃料组件对应的原位置处装入原设计堆芯方案计划布置的组件。

优选地，当所述核反应堆初始堆芯外围布置四个燃耗过的燃料组件时，在核反应堆启动之后，继续将所述四个燃耗过的燃料组件作为核反应堆的燃料组件。

优选地，所述至少两个燃耗过的燃料组件，利用剩余裂变及锕系核素自发裂变发射中子，实现核反应堆启动。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明提供的方法，可以采用燃耗过的燃料组件裂变发射中子，可以不使用中子源装料及启动，简化操作，提高核电厂的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的压水堆核电站反应堆堆芯燃料组件及启动中子源布置示意图。

图2是本发明提供的核反应堆初始堆芯无源启动方法的流程图。

图3是本发明提供的核反应堆初始堆芯新燃料组件及燃耗过的燃料组件布置示意图一。

图4是本发明提供的核反应堆初始堆芯新燃料组件及燃耗过的燃料组件布置示意图二。

具体实施方式

本发明提供一种核反应堆初始堆芯无源启动方法，如图2所示，该方法包括下述步骤：

在核反应堆初始堆芯外围均匀布置至少两个燃耗过的燃料组件，通过至少两个燃耗过的燃料组件在核反应堆初始堆芯中产生中子；所述至少两个燃耗过的燃料组件，利用剩余裂变及锕系核素自发裂变发射中子，实现核反应堆启动。

利用核反应堆的堆外源量程探测器测量核反应堆初始堆芯的中子计数率，判断中子计数率是否大于或等于设定值(例如该设定值可以是2c/s)，当中子计数率大于或等于设定值时，则判定堆外源量程探测器正常工作。堆外量程探测器是预先设置好的，在布置燃耗过的燃料组件时，燃耗过的燃料组件可以与堆外量程探测器正对，或者该燃耗过的燃料组件可以偏离堆外量程探测器一点位置。

当堆外源量程探测器正常工作时，利用中子计数率判断核反应堆初始堆芯在装料过程中是否处于次临界，以保证核反应堆的安全，并利用装入的燃耗过燃料组件产生的中子实现核反应堆启动。

当堆外量程探测器测量的中子计数率小于设定值，则可以调整燃耗过的燃料组件的位置和/或采用其他的燃耗过的燃料组件替代当前的燃耗过的燃料组件，使得堆外量程探测器测量的中子计数率大于或等于设定值，例如，可以调整燃耗过的燃料组件的位置，使其距离堆外量程探测器的更近。

核反应堆初始堆芯通常由全新组件组成，启动第一步是将新组件装入堆芯。对百万千瓦级压水堆核电站，在堆芯装料期间，当堆芯几何结构未发生改变时，要求至少一个堆外源量程探测器必须正常工作，并且计数率必须≥2c/s。当第一个组件进入堆芯时，必须马上测量中子计数率，并在整个堆芯装料过程中始终对计数率进行测量。必须记录探测器计数率，并绘制倒数计数率与燃料组件数的关系曲线(对5个核仪表通道中的计数率都进行作图)，以确保堆芯处于次临界，根据中子计数率判断堆芯是否处于次临界属于本领域技术人员的公知常识，这里不做赘述。如果堆芯几何结构不变，而计数率发生了明显的变化时，必须找出原因，以确保堆芯的临界安全。

进一步地，在核反应堆初始堆芯外围均匀布置至少两个燃耗过的燃料组件，具体为：

在核反应堆初始堆芯外围布置两个燃耗过的燃料组件或者四个燃耗过的燃料组件，当在核反应堆初始堆芯外围布置两个燃耗过的燃料组件时，核反应堆初始堆芯的几何结构满足二分之一对称，当在核反应堆初始堆芯外围布置四个燃耗过的燃料组件时，核反应堆初始堆芯的几何结构满足四分之一对称。二分之一对称，是指将核反应堆的堆芯二等分，每一等分之间都相同；四分之一对称，是指将核反应堆的堆芯四等分，每一等分之间都相同。

由于初始堆芯通常由全新组件组成，因此在初始堆芯外围布置四个燃耗过燃料组件将改变初始堆芯的设计。为了减少对原设计的影响，当在核反应堆初始堆芯外围布置四个燃耗过的燃料组件时，燃耗过燃料组件可选择比原位置燃料组件初始富集度高出较多但经历过一个或两个循环燃耗的组件，其燃耗后剩余富集度和原位置燃料组件初始富集度接近，这样两个组件反应性也接近，在堆芯装料结束前也不需要将燃耗过的燃料组件移出，因此对原设计堆芯方案改变不大。图3描述了本发明15*15压水堆核电站反应堆堆芯新燃料组件及燃耗过的燃料组件布置示意图一。

当核反应堆初始堆芯外围布置四个燃耗过的燃料组件时，在核反应堆启动之后，继续将这四个燃耗过的燃料组件作为核反应堆的燃料组件，这四个燃耗过的燃料组件反应性与其位置上的原设计堆芯方案计划布置的组件的反应性相差在300pcm以内。由于初始堆芯通常由全新组件组成，因此在堆芯外围布置四组燃耗过燃料组件将改变其初始设计。为了减少对原设计的影响，如布置的燃耗过燃料组件与原设计新组件反应性接近，其对原设计堆芯方案的影响将较小。

核反应堆初始堆芯无源启动方法还包括下述步骤：

当在核反应堆初始堆芯外围布置两个燃耗过的燃料组件时，这两个燃耗过的燃料组件的布置位置对应两个堆外源量程探测器角度，这样保证堆外源量程探测器计数，在核反应堆初始堆芯装料结束前，将这两个燃耗过的燃料组件移出，再在这两个燃耗过的燃料组件对应的原位置处装入原设计堆芯方案计划布置的组件。此实施例不涉及原设计堆芯方案改变。

在核反应堆初始堆芯外围布置两个燃耗过燃料组件，其布置位置对应两个堆外源量程探测器的角度，这样保证堆外源量程探测器测量计数大于或等于2c/s。此实施例中，仅在堆芯装料期间首先装入这两个燃耗过的燃料组件，以保证堆外源量程探测器测量计数率满足要求。装料结束前将该两个燃耗过的燃料组件移出，再装入原设计堆芯方案该位置计划布置的组件。此实施例不涉及原设计堆芯方案改变。图4描述了本发明15*15压水堆核电站反应堆堆芯新燃料组件及燃耗过的燃料组件布置示意图二。

本发明提供的方法，可以采用燃耗过的燃料组件裂变发射中子，可以不使用中子源装料及启动，简化操作，提高核电厂的经济性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。