[发明专利]在负载增大的情况下保护核反应堆的方法

说明书

本发明涉及核反应堆的控制，即以这样一种方式控制核反应堆，使其总是能够提供满足各种不同需要的功率。同时，这种控制是以尽可能既避免燃料不必要的燃烧又防止意外事故危险的方式实现的。特别地，为了限制意外的危险性，对于这种反应堆构成的锅炉规定了非常严格的指标。

本发明更特别地涉及水压核锅炉。

这类锅炉包括一些众所周知的构件，在下文对实施本发明的描述中将涉及这类锅炉。特别地，这种锅炉配有一个由超出反应堆功率起动的保护系统，和一个由冷却液温度过高来起动的保护系统。在下文中这些系统分别称为“过功率系统”和“高温系统”。它们专用于在某些事故暂态过程出现时起动反应堆急停来保护反应堆堆芯。为了做到这些，它们根据监测下列参数产生一个急停信号：

热支路与冷支路间的温差DT，该温差代表核功率，即反应堆的热功率;

反应堆堆芯压力容器的平均温度ST;

一次压力（仅用于高温系统）;

一次泵的转速VP（代表一次热交换液体的流速）;以及

轴向功率差DI，即在堆芯顶部测得的功率与在堆芯底部测得的功率之差。

图2表明一个已知的过功率系统的流程图。

作为实例，核功率极限示于图3，超出此极限时，两个保护系统中的一个或另一个将产生一个急停信号。在图3中，该极限由曲线JP和KP表示，这些曲线分别适用于泵速为常数和轴向功率差为常数的情况。

随着系统的运行产生了一具问题。这一问题可以借助于图3来说明，图中曲线ET表示由于第二热交换通路上负载失控增大而产生的事故暂态过程的典型情况。这一通路端部与在一次热交换通路上构成热接收器的蒸汽发生器相连接。会出现两个现象：

二次通路上负载的增大，引起从一次通路上抽取更多功率，从而降低反应堆的运行温度ST;和

为了跟上二次通路上增加功率的要求，反应堆控制系统可增加核功率。

对于这种暂态过程的分析已经表明，使用已知设计的保护系统，不能保证反应堆的急停。对于某些暂态过程，保证燃料完善性的安全指标不能够得到满足。

本发明的一个特别目的在于，通过限制水压核电站二次热交换通路上负载失控增大的事故暂态过程以及这种暂态过程使核功率增加所可能引起的后果，改进对反应堆的保护。

为此目的，本发明提出关于作为温度函数的过功率系统急停极限的修正。

因此，本发明提供一种在其负载增大情况下的核反应堆，特别是水压反应堆的保护方法，从而当其核功率到达某一急停极限时，便起动反应堆的急停，该方法特征在于，为了反应堆较低的运行温度所述极限被降低。

下面参照附图描述本发明的实施，应该懂得，所叙述的图示的部件和配置纯粹是以非限定性实例方式给出的。不同图中出现的相同标号的部件表示同一部件。

图1为一个适用本发明的反应堆。

图2为一具可应用于已知保护反应堆的过量功率系统的流程图。

图3表示当使用图2的系统时，急停极限JP与核功率的变化情况，核功率在Y轴方向，它是X轴方向的工作温度的函数。

图4表示本发明的适用于图1所示反应堆的过功率系统流程图。

图5与图3类似，表示在使用图4的系统时获得的急停极限LP。

图3和图5还表示了通用型高温系统工作时产生的急停极限，该系统与图2或4的过功率系统同时使用。

总起来说，本发明适用于如图1所示的包括下列已知部件的反应堆：

内部发生核反应的、包含燃料棒的堆芯2，将分散于所述堆芯顶部和底部之间并且转换成热能的核功率进行输出。

一个热交换通路，使热交换液体在一次泵8的驱动下经引入导管4进入堆芯，经引出导管6从堆芯流出，将热量带走。热交换通路将热能送给具有不同需求且通常由蒸汽发生器构成的热接收器10，它将功率传输给下一级通路。泵8带有一个速度传感器，用来提供泵速信号VP。

由机构13驱动的控制棒组件12，按照要求从堆芯顶部插入堆芯，用以控制那里的核反应。

一个功率测量系统14，提供代表核功率的总功率信号DT。该系统采集由分别置于引入导管和引出导管上的两个温度探测器20和22所测得的温度差。

一个功率差测量系统16，提供代表堆芯顶部和底部间轴向核功率差的功率差信号DI。该系统接收来自两个分别位于面对堆芯顶部和底部的中子检测器15和17的信号。

一个温度测量系统18，提供代表运行温度，亦即所述热交换或冷却液温度的运行温度信号。该系统采集检测器20帮22测得温度的平均值。

在通用方案中，反应堆的控制系统包括：