压水堆核电厂反应性管理探讨与浅析
来源:用户上传
作者:
【摘 要】反应性控制是核电厂控制的一项核心工作，本文结合模拟机的培训经验以及参与的本电厂的几次同行评估在反应性管理方面做了一些探讨，文章对反应性控制目标、影响因素等做了说明，并针对常见的反应性管理的不足提供了一些建议。
【关键词】核电厂;反应性控制;反应性管理
前言
在核电厂的设计、建造和运行方面，余热导出、反应性控制、放射性包容一直都是必须解决的三个最重大的基本问题。可以说，核电站对操纵员所从事的工作就是：在安全的前提下，使核电站最大限度的发出电力来。从反应堆物理的角度来看就是：操纵员应按运行规程的要求控制反应性，控制反应堆的功率和功率分布，是相关参数值在限值以下，从而确保三道屏障的完整性。骇人听闻的切尔诺贝利事故就是典型的反应性失控事故，发生事故的机组，反应堆全部被炸毁，大量放射性物质泄漏，切尔诺贝利城因此被废弃，方圆30公里地区的民众被迫疏散，由此可见反应性控制的重要性。
反应性是反应核反应状态的物理量，表征反应堆偏离临界状态的程度，即有效增殖因数K对临界值1的相对偏移量ρ=K-1/K。K代表反应堆的有效中子增值因数：K=堆内一代裂变中子数/堆内上一代裂变中子总数。因此基本上可以说K越大，堆内中子增殖越快。一个稳定的反应堆的K应该在1附近。
对于压水堆而言，影响反应性的因素主要有但不限于如下几点：控制棒，燃料温度、慢化剂温度、空泡、硼浓度、氙毒、钐毒、燃耗。对于我们短期的反应性控制。通常不考虑燃耗的变化，只考虑控制棒，燃料温度、慢化剂温度、空泡、硼浓度、氙毒、钐毒的变化。反应性控制设计的主要任务是：采取各种切实有效的控制方式，在确保安全的前提下，控制反应堆的剩余反应性，以满足堆长期运行的需要;通过控制毒物适当的空间布置和最佳的提棒程序，使反应堆在整个堆芯寿期内保持平坦的功率分布，使功率峰因子尽可能地下降;在外界负荷变化时，能调节反应堆，使它能适应外界负荷的变化;在反应堆出现事故时，能迅速安全地停堆，并保持适当的停堆裕度。
1、问题与探讨
根据SOER2007-1中的描述，WANO组织对2004至2007发生的反应性管理事件的分析表明，未能实施有效的反应性管理，导致意外的和失控的反应性瞬态不断发生，同时事件的分析和同行评审表明，反应性管理主要在下述方面存在不足：管理标准和期望，反应性变化的监督管理，防人因工具的使用，反应堆工程技术支持人员的职责和接口，操纵员的知识、技能和经验，反应性控制设备的性能和工作计划。
1.1、管理标准和期望
很多分析过的事件的成因是管理标准、期望以及交流的不足。管理层没有制定严格的堆芯反应性监督和控制标准，也没有强调必须遵守反应性控制规程。
核电厂运行提倡精确控制，反应性控制也不例外，如何实现反应性的精确控制，首先就要求电厂要提供反应性控制，包括使用防失误工具的清晰的技术指导、标准和管理期望。反应性的改变及相应操作必须在程序上进行控制，以确保达到预期的结果。所有的堆芯反应性变化要按一种周全和谨慎的受控方式进行。改变反应性时，电厂规程应详细说明操纵员要监测哪些参数已保证反应性改变时恰当的受控的。
1.2、反应性变化的监督管理：
在很多分析过的事件中，值长不是领导不力就是被其它不重要的事情分散了注意力。某些事件中，在没有足够监督的情况下，操纵员执行反应堆启动或提升功率的操作，结果引起紧急停堆或其它电厂瞬态。
某核电厂在今年年初就发生了一起反应性操作失误导致停堆的事件，当时机组处于大修后重新启动，操纵员配合物理人员进行零功率物理实验，需要进行控制棒的操作，该操作是需要监护的，但反应堆操纵员环顾主控室，发现其他人员都在忙于其他的工作，就在没有监护的情况下进行了操作。但是因技能不足，本应插棒的操作误操作成提棒，中子通量增高触发停堆。这件事情再一次提醒我们反应性操作期间，不能没有监督。在反应性操作或重大的电厂状态演变期间，不给当班值安排过多任务，以确保他们能专心进行重要的反应性操作监督工作，避免分散他们的注意力。
1.3、防人因工具的使用
同行评估中在进行模拟机培训观察时发现了在大多数情况下电厂的管理人员和值长没有明确强化防人因工具的使用。一些事件原因分析也表明操纵员和其他电厂人员如果恰当的使用防人因失误工具是可以避免事件的发生，例如：有效的交流、质疑的态度和验证方法（自查和同行核查）。因此在反应性改變过程中，应使用防人因工具，如执行监护制度（如果上个案例中的操纵员很好的使用了监护制度，或许误操作就可以避免）。适当使用如工前会和即时培训这样的工具，确保操纵员和技术人员在执行任务前具备所需要的技能。在进行影响反应性的工作时，所有工作人员需要使用有效的防人因失误的工具和策略。
1.4、反应堆技术支持的功能和接口
电厂反应堆技术支持人员有时不能有效地为操纵员操控电厂提供相关的堆芯状态信息。结果，因操纵员不知道某些反应性系数的大小等原因发生了多起事件。某些情况下，反应堆技术支持人员没有与操纵员进行有效的沟通，没有向他们提供反应性计划，或是提供了存在缺陷的反应性计划，也是事件发生的原因。
因此对于那些被认为是复杂的或频度较低的反应性改变活动，在执行反应性改变操作之前，值长应组织相关人员召开工前会，必要时可要求反应堆物理工程师编制反应性管理计划。在执行计划的反应性改变操作之前，运行工程师应与反应堆物理工程师进行详细的沟通。值长或其授权人员在认为有必要时，
1.5、操纵员知识、技能和经验
多起事件表明，初始培训或再培训存在不足，操纵员不具备操作反应堆的一些重要知识、技能和经验。最共同的不足是缺乏完整的系统知识和不清楚氙对堆芯反应性的影响。
操纵员从培训中获取的知识和技能对其行为和其对反应堆堆芯的重视程度有重要的影响，知之者无惧，不知者无惧，就怕后者。随着电厂运行周期的延长以及电厂可靠性的重大改进，控制室操纵员平时很少有机会使用培训中学到的许多技能。因此我们需要向操纵员提供初始培训和再培训，内容包括反应堆物理基础、堆芯寿期内的特点以及在正常、异常和应急运行工况下反应性控制系统如何操纵才能有效地控制堆芯反应性。
1.6、反应性控制设备的性能和工作计划
多起事件表明，由于未及时关注一些反应性控制设备的材料降级状况，使得操纵员在瞬态期间的应对措施更加复杂。效率低下的维护计划使这一状况进一步恶化。WANO同行评审中已经发现，电厂人员有时候未能预料到反应性控制设备的降级对控制反应性的影响。因此反应性管理要求要证实反应性控制设备的缺陷，尤其是那些降低操纵员监控堆芯反应性能力的缺陷，已被识别并得到及时解决。应该包括以下要点：1、在制定工作计划和执行活动的过程中，突出强调那些可能影响反应性监测和控制的设备缺陷。2、工作管理过程对有关影响反应性控制和监督的系统确定了适当的优先级和工作的协调要求。3、维修反应性控制设备时，维持配置控制，以确保该系统或设备能够恢复到正常状态。4、尽量杜绝操纵员采取与反应性设备有关的变通方法。当任何反应性控制和监督设备停下来进行维修时，对可能引起探测不到反应性变化的那些电厂变功率操作，要进行适当的控制。
2、结语
反应性控制是核电厂控制重中之重，其意义非常重大，本文结合模拟机培训以及本电厂的几次CPO评估经历对其进行了探讨，希望能对读者有所帮助。
参考文献：
[1] 钱纪生等.WWER-1000压水堆核电厂运行物理.第1版.北京：原子能出版社，2011.
（作者单位：海南核电有限公司）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14930886.htm
