本發(fā)明涉及核電，尤其涉及一種堆芯及反應堆棒組的控制方法。

背景技術：

1、隨著核電技術的發(fā)展，以及其他間歇性供電能源(例如，水能發(fā)電、風能發(fā)電或光伏發(fā)電等)的并網(wǎng)，核電站需要更多的參與電網(wǎng)調(diào)峰。因此，對核電站負荷跟蹤運行能力的要求也越來越高。

2、目前核電站運行控制模式主要包括：g模式和機械補償控制(mshim)模式。g模式中，包括功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開環(huán)調(diào)節(jié)回路通過順序地調(diào)節(jié)功率棒組(g1，g2，n1，n2)以跟蹤汽輪發(fā)電機組功率，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)溫度棒組(r棒組)控制反應堆平均溫度，以補償由于弱的(慢化劑溫度、氙等)反應性變化或功率棒組整定不準確而產(chǎn)生的剩余反應性變化，以及限制軸向功率偏移。r棒組的移動需要被限制在預設的調(diào)節(jié)帶內(nèi)，以免引起過度的軸向功率畸變。一旦r棒組的移動超出預設的調(diào)節(jié)帶，運行人員調(diào)節(jié)硼濃度，以使r棒組回到預設的調(diào)節(jié)帶內(nèi)。然而頻繁進行硼濃度的調(diào)節(jié)會導致廢水量成倍增加。mshim模式中，采用了兩組獨立的控制棒分別進行反應性控制和軸向功率偏移控制，用于控制功率調(diào)節(jié)的棒組可以在任何功率范圍自動調(diào)節(jié)，不受軸向功率分布影響，同時，功率對軸向功率偏移的影響可以由用于控制軸向功率偏移的棒組獨立調(diào)節(jié)，硼濃度的調(diào)節(jié)的作用僅在于補償燃料燃耗帶來的反應性慢變化，因此減少了核廢水的產(chǎn)生。

3、然而，mshim模式在負荷跟蹤過程中用于控制軸向功率偏移的棒組插入堆芯的深度過大，將導致安全裕量降低。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供一種堆芯及反應堆棒組的控制方法，以解決現(xiàn)有技術中用于控制軸向功率偏移的棒組插入堆芯的深度過大，導致反應堆的安全裕量較低的問題。

2、本發(fā)明實施例提供一種堆芯，包括：

3、第一棒組，所述第一棒組用于調(diào)節(jié)反應堆軸向功率偏移；

4、第二棒組，所述第二棒組用于補償功率反饋導致的反應性變化；

5、第三棒組，所述第三棒組用于補償慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化；

6、控制單元，所述控制單元分別與所述第一棒組、所述第二棒組和所述第三棒組電連接；

7、其中，所述控制單元用于：

8、在反應堆的輸出功率大于或等于預設功率的情況下，調(diào)節(jié)所述第三棒組移動的步數(shù)，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，以補償所述反應性變化和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移；

9、在反應堆的輸出功率小于所述預設功率的情況下，調(diào)節(jié)所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，以補償所述反應性變化、所述第二棒組和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移。

10、可選地，所述預設功率的范圍為反應堆全功率的80％至90％。

11、可選地，在負荷跟蹤運行降功率，且反應堆的輸出功率大于或等于預設功率的情況下，增加所述第三棒組移動的步數(shù)，使得所述第三棒組向插入堆芯方向移動，并且調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，使得反應堆軸向功率偏移控制在第一預設范圍內(nèi)；

12、在負荷跟蹤運行降功率，且反應堆的輸出功率小于所述預設功率的情況下，增加所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)，使得所述第二棒組和所述第三棒組向插入堆芯方向移動，并且調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，使得所述反應堆軸向功率偏移控制在第二預設范圍內(nèi)；其中，在整個負荷跟蹤運行降功率過程中，所述第一棒組移動的步數(shù)范圍為0步至41步；

13、在負荷跟蹤運行升功率，且反應堆的輸出功率小于所述預設功率的情況下，減小所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)，使得所述第二棒組和所述第三棒組向提出堆芯方向移動，并且調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，使得所述反應堆軸向功率偏移控制在第三預設范圍內(nèi)；

14、在負荷跟蹤運行升功率，且反應堆的輸出功率大于或等于預設功率的情況下，減小所述第三棒組移動的步數(shù)，使得所述第三棒組向提出堆芯方向移動，并且調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，使得所述反應堆軸向功率偏移控制在第四預設范圍內(nèi)；其中，在整個負荷跟蹤運行升功率過程中，所述第一棒組移動的步數(shù)范圍為41步至0步。

15、可選地，所述第一棒組為黑棒組，所述第二棒組為所述黑棒組，所述第三棒組為灰棒組，所述黑棒組中吸收體材料的裝載量高于所述灰棒組中吸收體材料的裝載量。

16、可選地，所述第二棒組包括第一功率調(diào)節(jié)棒組、第二功率調(diào)節(jié)棒組和第三功率調(diào)節(jié)棒組，所述第一功率調(diào)節(jié)棒組、所述第二功率調(diào)節(jié)棒組和所述第三功率調(diào)節(jié)棒組依次疊步運行，用于在負荷跟蹤過程中不同幅度的調(diào)節(jié)反應堆的輸出功率。

17、可選地，所述第三棒組包括第一溫度調(diào)節(jié)棒組、第二溫度調(diào)節(jié)棒組、第三溫度調(diào)節(jié)棒組和第四溫度調(diào)節(jié)棒組，所述第一溫度調(diào)節(jié)棒組、所述第二溫度調(diào)節(jié)棒組、所述第三溫度調(diào)節(jié)棒組和所述第四溫度調(diào)節(jié)棒組疊步運行，用于在負荷跟蹤過程中不同幅度的調(diào)節(jié)反應堆的輸出功率和反應堆的溫度。

18、可選地，還包括與所述控制單元電連接的第四棒組，所述第四棒組用于提供安全停堆控制能力。

19、本發(fā)明實施例還提供一種反應堆棒組的控制方法，應用于上述的堆芯，所述方法包括：

20、在接收到目標指令的情況下，獲取所述反應堆的輸出功率，所述目標指令包括控制所述反應堆的輸出功率達到目標功率；

21、在所述反應堆的輸出功率大于或等于預設功率的情況下，調(diào)節(jié)所述第三棒組移動的步數(shù)，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，以補償所述反應性變化和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移；

22、在所述反應堆的輸出功率小于所述預設功率的情況下，調(diào)節(jié)所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，以補償所述反應性變化、所述第二棒組和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移。

23、可選地，在所述反應堆的輸出功率大于或等于預設功率的情況下，調(diào)節(jié)所述第三棒組移動的步數(shù)，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，以補償所述反應性變化和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，包括：

24、在所述目標功率大于或等于所述預設功率，且所述反應堆的輸出功率大于所述目標功率的情況下，控制所述第三棒組移動的步數(shù)增加，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)增加，以補償所述反應性變化和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率下調(diào)為所述目標功率；

25、在所述反應堆的輸出功率大于或等于所述預設功率，且所述目標功率大于所述反應堆的輸出功率的情況下，控制所述第三棒組移動的步數(shù)減小，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)減小，以補償所述反應性變化和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率上調(diào)為所述目標功率；

26、在所述目標功率小于所述預設功率，且所述反應堆的輸出功率大于所述預設功率的情況下，控制所述第三棒組移動的步數(shù)增加，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)增加，以補償所述反應性變化和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率下調(diào)為所述預設功率；然后，控制所述第二棒組介入，通過控制所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)增加，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)減小，以補償所述反應性變化、所述第二棒組和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率由所述預設功率下調(diào)為所述目標功率。

27、可選地，在所述反應堆的輸出功率小于所述預設功率的情況下，調(diào)節(jié)所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，調(diào)節(jié)所述第一棒組移動的步數(shù)，以補償所述反應性變化、所述第二棒組和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，包括：

28、在所述目標功率小于或等于所述預設功率，且所述反應堆的輸出功率小于所述目標功率的情況下，控制所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)減小，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)增加，以補償所述反應性變化、所述第二棒組和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率上調(diào)為所述目標功率；

29、在所述反應堆的輸出功率小于或等于所述預設功率，且所述目標功率小于所述反應堆的輸出功率的情況下，控制所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)增加，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)減小，以補償所述反應性變化、所述第二棒組和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率下調(diào)為所述目標功率；

30、在所述目標功率大于所述預設功率，且所述反應堆的輸出功率小于所述預設功率的情況下，控制所述第二棒組和所述第三棒組移動的步數(shù)減小，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)增加，以補償所述反應性變化、所述第二棒組和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率上調(diào)為所述預設功率；然后，控制所述第二棒組停止介入，通過控制所述第三棒組移動的步數(shù)減小，以補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化，以及，控制所述第一棒組移動的步數(shù)減小，以補償所述反應性變化和所述第三棒組的移動導致的反應堆軸向功率偏移，使得所述反應堆的輸出功率由所述預設功率上調(diào)為所述目標功率。

31、本發(fā)明實施例中，通過對反應堆棒組的布置進行優(yōu)化，第一棒組調(diào)節(jié)反應堆軸向功率偏移，在反應堆的輸出功率小于預設功率的情況下控制第二棒組介入，通過第二棒組進行功率調(diào)節(jié)以補償功率反饋帶來的反應性變化；在反應堆的輸出功率大于或等于預設功率的情況下控制第二棒組停止介入，通過第三棒組補償功率反饋、慢化劑溫度以及氙振蕩導致的反應性變化；同時，通過設置的第一棒組補償反應堆軸向功率偏移，使得反應堆具備不調(diào)硼負荷跟蹤能力，并且降低了第一棒組的插入深度，從而降低了反應堆棒組對堆芯反應性的擾動，提升了反應堆的安全裕量，提高了核電站的安全性和運行靈活性。