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揭秘“華龍一號”的“四川造”|看不見、摸不著,怎樣才能知道堆芯是否運行正常?

2020-12-08 11:13  來源:四川在線  瀏覽:  

反應堆堆芯在密閉的壓力容器里靜悄悄運行,看不見、摸不著,怎樣才能知道堆芯是否運行正常?

“時刻監視堆芯運行情況是確保‘華龍一號’安全、經濟運行的前提。”中國核動力研究設計院核動力設計研究所副所長李慶說。

華龍一號核電站效果圖

在過去,監視堆芯運行的探測器是從反應堆底部穿入,在堆內移動進行數據采集,而數據的處理和分析采用離線方式,往往要滯后半天到一天時間。更重要的是,反應堆底部穿孔,大大增加了底部冷卻劑泄露的危險。

“國產第三代核電的一個重要技術特征,就是采用了堆內功率分布測量系統。”李慶說,首先,該系統的探測器探頭是從堆芯上部穿入,堆芯底部是沒有穿孔的,這大大增加了安全性。在177個燃料組件中,布置了308個探頭,數據實時測量、在線輸出,從而能夠實時了解堆芯是否運行正常。

堆芯測量系統

“這個系統的研發在國內沒有基礎,軟件系統構架、物理模型建立、探測器選型、信號延遲處理、探測器布置、功率拓展……面對一個個問題,我們的研發團隊從零開始。”李慶說。

“華龍一號”選取的堆芯探測器,是在綜合研究了國際主流的三代核電站的探測器使用情況并結合了“華龍一號”自身設計特點后,選取的一款最適合的探測器——銠自給能中子探測器。不過,該探測器有個最大的問題:信號較反應堆實時中子通量情況有延遲,如果不消除信號的延遲,很難確保監測系統的實時性。

“就是說探測器收集到的電流,有的是實時產生的,有的是10秒、20秒之前產生的,我們要把它弄清楚。”李慶說,探測器延遲消除技術,也是國際上核電站的關鍵技術之一。

經過集智攻關,李慶帶領的團隊突破了探測器延遲消除系列關鍵技術,性能指標與國外技術幾乎一樣。值得一提的是,這一技術,國外經歷了幾代人的研發積累和幾百堆年的運行經驗,而我國的研究人員在毫無經驗積累的情況下,從研發到測試再到應用,僅用了5年時間。

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