机组临停后再次临界过程中控制棒失步原因分析及措施

龙源期刊网机组临停后再次临界过程中控制棒失步原因分析及措施作者：武国利刘殿瑞来源：《科技视界》2018年第10期【摘要】随着电网负荷降低，核电站无法保证长期满负荷运行，出现不同时长的临停工况，对棒控与棒位系统运行提出新的要求。本文讨论、分析某核电厂两次临停后的达临界过程中出现控制棒失步的原因，并制定了减少控制棒失步故障的预防措施。【关键词】机组临停；控制棒；失步中图分类号：TM621.3文献标识码：A文章编号：2095-2457（2018）10-0215-002DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.10.102Analysisandmeasureofthefailureofcontrolrodinthecriticalprocessaftertheshutdownoftheunit.WUGuo-liLIUDian-rui（Liaoninghongyanhenuclearpowerco.，LTD.Thetilehouseinliaoning.116300）【Abstract】astheloadofthepowergridisreduced，thenuclearpowerplantcannotguaranteethelong-termfullloadoperation，andthereisnotalongrunningcondition，whichputsforwardnewrequirementsfortheoperationoftherodcontrolandtherodpositionsystem.Thispaperdiscussesandanalyzesthereasonsforthefailureofcontrolrodsinthecriticalprocessofthetwostopsinanuclearpowerplant，andthepreventivemeasurestoreducethefailureofthecontrolrod.【Keywords】Unitlanding；Controlrod；Missingstep1RGL运行情况介绍1.1RGL系统（棒控、棒位系统）构成介绍核电站RGL系统共有61个控制棒组件，共分为16个子棒组，每个子棒组有4个控制棒组件组成（SA2只有一个控制棒组件）。RGL控制设备负责控制棒的提插，同时对应有61个棒位探头，每一个棒位探头根据控制棒的位置产生相应连续的棒位信号，并将信号送入PME机柜进行处理，转换为格雷码的形式送入PPE机柜，PPE机柜将棒位信息及相关报警送主控进行显示。龙源期刊网机组临停及临界过程随着电网负荷需求降低，核电站无法保证长期满负荷运行，需根据电网需求控制机组启动或停止；在机组调试期间，某些缺陷的消除需将反应堆控制到一定的工况下如NS＼RRA模式（RRA冷却正常停堆模式）或MCS模式（维修停堆模式）等。区别RCD模式（反应堆完全卸料模式，机组进入大修阶段）下的，因电网负荷变化要求或机组缺陷处理需要而导致的临时停机、堆工况称为临停工况。临停工况下，反应堆大盖不打开，所有控制棒仍然浸泡在一回路冷却剂中，但控制棒棒位、一回路工况（温度、压力、循环模式）与正常运行模式存在较大差异，频繁出现的临停工况对棒控与棒位系统运行提出新的要求。通过机组临界过程实现反应堆由NS＼SG模式（蒸发器冷却正常停堆模式）下的热停堆模式转换为RP模式（反应堆功率运行模式）。日常运行期间，通过硼稀释和控制棒提插实现机组临界过程。热停堆模式下，只有部分停堆棒在堆顶（12个月换料模式下，SA＼SB＼SC棒组在堆顶，18个月换料模式下，SB＼SC＼SD棒组在堆顶），其他控制棒在堆底5步的位置，保证反应堆足够的停堆裕度。临界过程中，所有停堆棒提至堆顶，温度棒需提至调节带内，功率棒提至零功率棒位及以上，保证反应堆反应性控制要求。2控制棒失步分析查询机组运行记录，在5月26日，3号机临时停堆，之后迅速达临界，期间未发生控制棒失步现象，5月12日、7月11日两次控制棒失步情况数据进行收集，控制棒指令与棒位偏差超过8步的棒束如下：从上表1可看到：1）5月12日有3根控制棒指令棒位与测量棒位偏差大，7月11日有21根控制棒指令棒位与测量棒位偏差大；2）G09＼M04等两个棒束两次均存在失步；同一机组在两次长时间临停后的达临界过程中多束控制棒发生失步情况，故障现象基本一致，为便于分析、梳理，此文仅以两次都发生失步的SD1子棒组相关情况进行分析。当指令棒位达到9步时，六根棒均未跳变，在指令达到10～12步时才逐步跳变，当指令棒位达到225步时，因指令棒位与测量棒位偏差达到9步（225-216）而触发棒位故障报警，怀疑控制棒在堆底卡涩或因异物干扰，导致控制棒在第一个测量棒位测量点8步时，已存在指令棒位与测量棒位的偏差。4月22日至7月30日，3号机共执行3次达临界操作，控制棒失步仅发生在两次长时间临停后的达临界动棒过程中，且对控制棒进行校准后，机组运行期间控制棒未在闪发相关故障龙源期刊网报警；对机柜内控制器、棒位测量卡件等设备检查，未发现任何异常，多次人为提插，未再闪发报警，基本排除设备损坏、部件缺失等情况引发故障可能。RGL系统控制棒按一定规律布置在反应堆内，一回路工况对其动作存在一定影响：如果一回路温度较低，冷却剂的粘度较大，钩爪的动作时间将会加长，如果最终使MG前一次提棒后下落时间和后一次的动作时间两者有交错，将导致控制棒无法正常提起。结合相关历史趋势，可得出当时一回路工况如下：1）5月27日重新机组达临界后，5月28日运行人员将SA＼SB＼SC控制棒停留在堆顶，手动将其他控制棒下插至5步，并将RGL系统状态一直保持到6月30日；2）6月30日04时运行人员执行停堆操作，所有控制棒落入堆底；控制棒在堆底静置22H后，7月1日02时24分，RCP系统3台主泵依次启动完成，2时58分停堆断路器闭合，所有控制棒一键提五步（此时一回路三台主泵运行，一回路平均温度47℃，一回路压力2.57MPa），7月1日19时，SA＼SB＼SC棒组提至225步；3）启动主泵之前，一回路温度长期保持在30℃左右，主泵启动后温度逐步由30℃上升至110℃左右。我们关注到：有很长时间内控制棒一直放置在30℃左右温度中；控制棒在堆底0步位置放置了22H；提棒时一回路工况满足要求，但一回路温度正在逐步上升。因CRDM部件是金属的机械结构，在堆内长时间静止时，有可能有异物落入CRDM钩爪装置缝隙内；提棒时一回路温度正在逐步上升，因温度变化也有可能造成CRDM组件间隙等发生变化，从而对CRDM部件工作造成一定影响，但相应工况难以复现。根据控制棒校准结果判断，所有控制棒失步小于3步；根据瞬态试验验证和再次达临界过程中提插棒验证结果判断，RGL系统整体功能正常；根据外部反馈，控制棒在10-225步动作的过程中，一旦发生失步，失步步数远大于目前失步情况，排除高位失步的可能；根据现有数据分析，怀疑因机组长时间停运等特殊工况影响，控制棒在堆底提升过程中出现失步现象，机组上行后，RGL系统已恢复正常。根据兄弟电站反馈，某电站在第一次机组大修后达临界过程中，当SA棒组指令棒位为225步，SA1子棒组的L13棒束显示为216步，与其他棒束偏差大于8步，触发控制棒故障报警；仪控人员现场更换MCP22卡件后L13显示仍为216步，确认L13棒束失步，运行人员对L13进行校准，校准过程中发现L13棒束失步5步；检查KIC棒位趋势图发现L13棒束在0-8步的切换过程中发生失步。另一电站第六次大修启动阶段零功率物理试验过程中，在插棒时G22棒组的K4棒出现失步（比同组其它控制棒低19步），判断失步原因为异物导致K4棒的MG钩爪偶然卡涩，未发生控制棒大面积失步情况。3预防控制棒在临停后临界过程中失步的措施龙源期刊网年两次长时间临停后达临界过程中出现多束控制棒失步情况，电站制定一系列措施预防、缓解故障出现的措施，包括：1）尽量避免控制棒在堆底长时间停留，每次停堆断路器闭合后，及时将所有控制棒一键提至5步位置；2）每次控制棒提5步过程，至少一台主泵运行，一回路温度40-60℃，且尽量保持一回路温度、压力恒定；3）每次临停时间超过15天，在机组再次临界前，执行所有控制棒全行程提插两遍，发现控制棒失步则建议运行人员将停堆断路器投切一次，使所有控制棒落入堆底，重新执行提棒操作，如执行存在困难，则对控制棒进行在线校准，避免长时间停运工况对控制棒影响；4）大修期间开展控制棒驱动钩爪及驱动杆检查工作，发现问题及时处理；5）每次冷、热态分别执行一次所有控制棒全行程提插，以消除驱动杆和钩爪附件可能存在的异物；6）针对运行期间的各种试验及可能出现的失步故障编写预案，便于维修人员快速定位、相应故障处理。【参考文献】[1]Rolls-RoyceA.LAUERNT.辽宁红沿河核电站RPI-设备操作维护手册[H].[2]孙波，陈毓.控制棒滑步原因分析和对策.中国核能行业协会.[3]中国核动力研究设计院.辽宁红沿河核电站RGL系统维修手册[D].