CN117476254A - 一种模块式高温气冷堆机组的停运方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块式高温气冷堆机组的停运方法及系统，涉及核反应堆工程，包括将模块式高温气冷堆机组从100％额定核功率到零功率状态的转变过程划分为四个阶段；明确机组各阶段停运条件，判定各阶段的初始条件、状态变化要求、系统配置以及设备控制要求；根据各阶段停运条件进行模块式高温气冷堆机组的分阶段停运。本发明使模块式高温气冷堆机组的停运流程更加清晰，逻辑更加严谨，并为全自动降功率及停运创造了最佳的条件；简化了机组控制逻辑，增强了自动控制的稳定性，降低了控制系统的工作负担；提升了机组的机动控制能力。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆工程技术领域，特别是一种模块式高温气冷堆机组的停运方法及系统。
背景技术
模块式高温气冷堆机组包括了多个核蒸汽供应模块(NSSS)、蒸汽供应管路与阀门、汽轮发电机组、主蒸汽旁路排放管路和阀门、凝汽器等。核蒸汽供应模块(NSSS)包括核反应堆、蒸汽发生器、氦气风机、联结管道等设备。核反应堆中通过氦气流动将反应堆堆芯核燃料产生的热量带出并输送至蒸汽发生器的一侧。热量在蒸汽发生器中通过传热管传递，并由蒸汽发生器二次侧中流动的给水带走。流动的给水在蒸汽发生器中转化为蒸汽，送至汽轮机做功。最终汽轮机带动发电机进行转动，产生电能后并入电网。
模块式高温气冷堆在机组启动阶段需要考虑诸多的因素，如反应堆功率、反应堆冷却剂系统压力、反应堆冷却剂氦气的冷端温度、反应堆冷却剂氦气的热端温度、蒸汽发生器出口蒸汽压力、蒸汽发生器出口蒸汽温度等多种参数，被控制的执行机构包括反应堆控制棒，反应堆氦气风机，主给水泵等。
发明内容
鉴于现有的模块式高温气冷堆机组的停运方法中物理参数多变，控制系统复杂，使机组的降功率停运过程异常复杂，因此需设计一种机组停运方式，使机组停运变得简单和高效，同时可以降低机组停运过程中的瞬态扰动、保护信号误触发停堆停机等风险。
因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种模块式高温气冷堆机组的停运方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种模块式高温气冷堆机组的停运方法，其包括，将模块式高温气冷堆机组从100％额定核功率到零功率状态的转变过程划分为四个阶段；明确机组各阶段停运条件，判定各阶段的初始条件、状态变化要求、系统配置以及设备控制要求；根据各阶段停运条件进行模块式高温气冷堆机组的分阶段停运。
作为本发明所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的一种优选方案，其中：所述四个阶段包括线性控制阶段、效率调整阶段、低功率运行阶段以及反应堆停堆阶段。
作为本发明所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的一种优选方案，其中：所述停运条件包括线性控制阶段停运条件、效率调整阶段停运条件、低功率运行阶段停运条件以及反应堆停堆阶段停运条件。
作为本发明所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的一种优选方案，其中：所述线性控制阶段停运条件包括反应堆功率等于在100％额定功率、氦气风机流量等于100％额定功率、给水流量等于100％额定功率以及给水温度等于额定值；当系统存在有停运条件不满足时，则停止停运，等待全部停运条件完成，继续进行停运；当系统满足所有停运条件时，开始降低反应堆功率，通过下插控制棒降低反应堆功率，降低给水泵流量至40％额定流量，蒸发器出口温度压力稳定在额定参数，汽轮发电机的功率降低，直到反应堆功率达到40％额定功率；当反应堆功率未达到40％额定功率时，则调整控制棒继续降低反应堆功率，直到反应堆功率达到40％额定功率，维持反应堆功率稳定；当反应堆功率达到40％额定功率时，调整控制棒维持反应堆功率稳定，主给水流量维持稳定。
作为本发明所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的一种优选方案，其中：5.所述效率调整阶段停运条件包括反应堆功率等于40％额定功率、氦气风机流量等于100％额定流量、主给水流量等于40％额定流量；当系统存在有停运条件不满足时，则停止停运，等待全部停运条件完成，继续进行停运；当系统满足所有停运条件时，通过下插控制棒降低反应堆功率，降低氦气风机流量至50％额定流量，并且维持汽轮机入口压力等于额定压力，直到反应堆功率达到30％额定功率；当反应堆功率未达到30％额定功率时，继续降低反应堆功率，下插控制棒；当反应堆功率达到30％额定功率时，将凝结水加热器退出，给水加热器退出，继续进行模块式高温气冷堆机组停运。
作为本发明所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的一种优选方案，其中：6.所述低功率运行阶段停运条件包括反应堆等于30％额定功率；当系统不满足停运条件时，则重新开始停运条件的检测，直到停运条件满足，继续进行停运，降低反应堆功率，直到反应堆功率达到25％额定功率；
当系统满足停运条件时，则降低反应堆功率，继续进行模块式高温气冷堆机组的停运，并且降低氦气风机流量至最小允许运行流量，降低给水流量至最低允许运行流量，直到反应堆功率达到25％额定功率；
使汽轮发电机自动解列，旁路排放阀开大，判断蒸汽发生器出口蒸汽过热度是否小于设定值，若不满足，则继续降低蒸汽发生器出口蒸汽过热度，直到满足设定值，继续进行停运；若满足，则投入启停堆汽水分离器，下插控制棒，直到中子计数率达到1000cps。
作为本发明所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的一种优选方案，其中：7.所述反应堆停堆阶段停运条件包括反应堆中子计数率是否满足设定值，若不满足时，则重新开始停运条件的检测；若满足时，则继续进行模块式高温气冷堆机组停运，下插控制棒，进行停堆状态判断；若满足模块式高温气冷堆机组停堆状态时，停止继续下插控制棒，实现反应堆停堆，当反应堆中子通量水平高于0cps时，则继续下插控制棒，直到反应堆中子通量水平到达0cps；当反应堆中子通量水平维持在0cps时，则停止控制棒的下插，维持反应堆中子通量保持，使反应堆中子变化率保持为0。
第二方面，本发明实施例提供了一种模块式高温气冷堆机组的停运系统，其包括：判别模块，用于将模块式高温气冷堆机组从100％额定核功率到零功率状态的转变过程划分为四个阶段；控制模块，用于明确机组各阶段停运条件，判定各阶段的初始条件、状态变化要求、系统配置以及设备控制要求；停运模块，用于根据各阶段停运条件进行模块式高温气冷堆机组的分阶段停运。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的任一步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的任一步骤。
本发明有益效果为使模块式高温气冷堆机组的停运流程更加清晰，逻辑更加严谨，并为全自动降功率及停运创造了最佳的条件；简化了机组控制逻辑，增强了自动控制的稳定性，降低了控制系统的工作负担；提升了机组的机动控制能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为模块式高温气冷堆机组的停运方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种模块式高温气冷堆机组的停运方法，包括：
S1：将模块式高温气冷堆机组从100％额定核功率到零功率状态的转变过程划分为四个阶段。
具体的，四个阶段包括线性控制阶段、效率调整阶段、低功率运行阶段以及反应堆停堆阶段。
S2：明确机组各阶段停运条件，判定各阶段的初始条件、状态变化要求、系统配置以及设备控制要求。
具体的，停运条件包括线性控制阶段停运条件、效率调整阶段停运条件、低功率运行阶段停运条件以及反应堆停堆阶段停运条件。
最大利用反应堆潜力：100％额定功率代表反应堆运行在其设计能力的最高点，这意味着在需要最大功率输出时，反应堆可以充分利用其潜力，以满足高电力需求，对于应对紧急情况非常重要；灵活应对需求变化：40％额定功率提供灵活的运行模式，可以有效应对日常电力需求波动，同时保持反应堆在低功率下运行时的相对高效性，避免浪费燃料资源；节省燃料资源：选择30％额定功率时，反应堆以较低的功率运行，从而节省核燃料资源，对于延长燃料周期、减少燃料成本和降低核废物产生都有积极影响，此外，低功率运行还可以减缓反应堆内部燃料元件的退化速度，延长其使用寿命。
线性控制阶段停运条件包括反应堆功率等于在100％额定功率、氦气风机流量等于100％额定功率、给水流量等于100％额定功率以及给水温度等于额定值；当系统存在有停运条件不满足时，则停止停运，等待全部停运条件完成，继续进行停运；当系统满足所有停运条件时，开始降低反应堆功率，通过下插控制棒降低反应堆功率，降低给水泵流量至40％额定流量，蒸发器出口温度压力稳定在额定参数，汽轮发电机的功率降低，直到反应堆功率达到40％额定功率；当反应堆功率未达到40％额定功率时，则调整控制棒继续降低反应堆功率，直到反应堆功率达到40％额定功率，维持反应堆功率稳定；当反应堆功率达到40％额定功率时，调整控制棒维持反应堆功率稳定，主给水流量维持稳定。
效率调整阶段停运条件包括反应堆功率等于40％额定功率、氦气风机流量等于100％额定流量、主给水流量等于40％额定流量；当系统存在有停运条件不满足时，则停止停运，等待全部停运条件完成，继续进行停运；当系统满足所有停运条件时，通过下插控制棒降低反应堆功率，降低氦气风机流量至50％额定流量，并且维持汽轮机入口压力等于额定压力，直到反应堆功率达到30％额定功率；当反应堆功率未达到30％额定功率时，继续降低反应堆功率，下插控制棒；当反应堆功率达到30％额定功率时，将凝结水加热器退出，给水加热器退出，继续进行模块式高温气冷堆机组停运。
低功率运行阶段停运条件包括反应堆等于30％额定功率；当系统不满足停运条件时，则重新开始停运条件的检测，直到停运条件满足，继续进行停运，降低反应堆功率，直到反应堆功率达到25％额定功率；当系统满足停运条件时，则降低反应堆功率，继续进行模块式高温气冷堆机组的停运，并且降低氦气风机流量至最小允许运行流量，降低给水流量至最低允许运行流量，直到反应堆功率达到25％额定功率；使汽轮发电机自动解列，旁路排放阀开大，判断蒸汽发生器出口蒸汽过热度是否小于设定值，若不满足，则继续降低蒸汽发生器出口蒸汽过热度，直到满足设定值，继续进行停运；若满足，则投入启停堆汽水分离器，下插控制棒，直到中子计数率达到1000cps。
反应堆停堆阶段停运条件包括反应堆中子计数率是否满足设定值，若不满足时，则重新开始停运条件的检测；若满足时，则继续进行模块式高温气冷堆机组停运，下插控制棒，进行停堆状态判断；若满足模块式高温气冷堆机组停堆状态时，停止继续下插控制棒，实现反应堆停堆，当反应堆中子通量水平高于0cps时，则继续下插控制棒，直到反应堆中子通量水平到达0cps；当反应堆中子通量水平维持在0cps时，则停止控制棒的下插，维持反应堆中子通量保持，使反应堆中子变化率保持为0。
S3：根据各阶段停运条件进行模块式高温气冷堆机组的分阶段停运。
进一步的，本实施例还提供一种模块式高温气冷堆机组的停运系统，包括：判别模块，用于将模块式高温气冷堆机组从100％额定核功率到零功率状态的转变过程划分为四个阶段；控制模块，用于明确机组各阶段停运条件，判定各阶段的初始条件、状态变化要求、系统配置以及设备控制要求；停运模块，用于根据各阶段停运条件进行模块式高温气冷堆机组的分阶段停运。
本实施例还提供一种计算机设备，适用于模块式高温气冷堆机组的停运方法的情况，包括：存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。
本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read OnlyMemory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
本实施例提出的存储介质与上述实施例提出的数据存储方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例与上述实施例具有相同的有益效果。
本发明使模块式高温气冷堆机组的停运流程更加清晰，逻辑更加严谨，并为全自动降功率及停运创造了最佳的条件；简化了机组控制逻辑，增强了自动控制的稳定性，降低了控制系统的工作负担；提升了机组的机动控制能力。
实施例2
参照表1，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种模块式高温气冷堆机组的停运方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
表1本方法与传统方法技术特征对比表
由表可知，传统方法停运流程不明确，容易导致混乱和操作错误。操作人员可能难以确定何时采取下一步行动；缺乏明确的逻辑结构，操作容易出现错误，因为操作员难以理解操作的逻辑，通常需要大量人工操作，自动化程度有限，导致操作效率低下，机动控制能力有限，难以应对变化的需求和情况；控制系统的工作负担较重，容易出现失误，影响系统稳定性，存在潜在的安全风险，操作人员需要格外小心以确保安全，操作较慢，需要消耗更多的时间和资源。本发明方法采用四个明确的停运阶段，每个阶段都具有明确的条件和要求，使停运流程更加清晰和易于理解，操作人员可以轻松跟踪并知道何时进入下一阶段，通过明确定义每个阶段的条件和要求，确保了停运过程的逻辑严谨性，降低了人为错误的风险，增加了操作的可靠性，通过设置初始条件和状态变化要求，实现了全自动降功率和停运，减轻了操作员的工作负担，提高了自动控制的稳定性，提升了机组的机动控制能力，使其更灵活地应对各种停运需求和情况，增强了系统的适应性。通过增强自动控制的稳定性和减轻系统工作负担，提高了系统整体的稳定性。减少了人为错误的风险，通过明确的流程和自动化控制提高了系统的安全性，通过优化操作流程，提高了操作效率，减少了停运所需的时间和资源。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：包括，
将模块式高温气冷堆机组从100％额定核功率到零功率状态的转变过程划分为四个阶段；
明确机组各阶段停运条件，判定各阶段的初始条件、状态变化要求、系统配置以及设备控制要求；
根据各阶段停运条件进行模块式高温气冷堆机组的分阶段停运。
2.如权利要求1所述的模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：所述四个阶段包括线性控制阶段、效率调整阶段、低功率运行阶段以及反应堆停堆阶段。
3.如权利要求2所述的模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：所述停运条件包括线性控制阶段停运条件、效率调整阶段停运条件、低功率运行阶段停运条件以及反应堆停堆阶段停运条件。
4.如权利要求3所述的模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：所述线性控制阶段停运条件包括反应堆功率等于在100％额定功率、氦气风机流量等于100％额定功率、给水流量等于100％额定功率以及给水温度等于额定值；
当系统存在有停运条件不满足时，则停止停运，等待全部停运条件完成，继续进行停运；
当系统满足所有停运条件时，开始降低反应堆功率，通过下插控制棒降低反应堆功率，降低给水泵流量至40％额定流量，蒸发器出口温度压力稳定在额定参数，汽轮发电机的功率降低，直到反应堆功率达到40％额定功率；
当反应堆功率未达到40％额定功率时，则调整控制棒继续降低反应堆功率，直到反应堆功率达到40％额定功率，维持反应堆功率稳定；
当反应堆功率达到40％额定功率时，调整控制棒维持反应堆功率稳定，主给水流量维持稳定。
5.如权利要求4所述的模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：所述效率调整阶段停运条件包括反应堆功率等于40％额定功率、氦气风机流量等于100％额定流量、主给水流量等于40％额定流量；
当系统存在有停运条件不满足时，则停止停运，等待全部停运条件完成，继续进行停运；
当系统满足所有停运条件时，通过下插控制棒降低反应堆功率，降低氦气风机流量至50％额定流量，并且维持汽轮机入口压力等于额定压力，直到反应堆功率达到30％额定功率；
当反应堆功率未达到30％额定功率时，继续降低反应堆功率，下插控制棒；
当反应堆功率达到30％额定功率时，将凝结水加热器退出，给水加热器退出，继续进行模块式高温气冷堆机组停运。
6.如权利要求5所述的模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：所述低功率运行阶段停运条件包括反应堆等于30％额定功率；当系统不满足停运条件时，则重新开始停运条件的检测，直到停运条件满足，继续进行停运，降低反应堆功率，直到反应堆功率达到25％额定功率；
当系统满足停运条件时，则降低反应堆功率，继续进行模块式高温气冷堆机组的停运，并且降低氦气风机流量至最小允许运行流量，降低给水流量至最低允许运行流量，直到反应堆功率达到25％额定功率；
使汽轮发电机自动解列，旁路排放阀开大，判断蒸汽发生器出口蒸汽过热度是否小于设定值，若不满足，则继续降低蒸汽发生器出口蒸汽过热度，直到满足设定值，继续进行停运；若满足，则投入启停堆汽水分离器，下插控制棒，直到中子计数率达到1000cps。
7.如权利要求6所述的模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：所述反应堆停堆阶段停运条件包括反应堆中子计数率是否满足设定值，若不满足时，则重新开始停运条件的检测；
若满足时，则继续进行模块式高温气冷堆机组停运，下插控制棒，进行停堆状态判断；
若满足模块式高温气冷堆机组停堆状态时，停止继续下插控制棒，实现反应堆停堆，当反应堆中子通量水平高于0cps时，则继续下插控制棒，直到反应堆中子通量水平到达0cps；当反应堆中子通量水平维持在0cps时，则停止控制棒的下插，维持反应堆中子通量保持，使反应堆中子变化率保持为0。
8.一种模块式高温气冷堆机组的停运系统，基于权利要求1～7任一所述的模块式高温气冷堆机组的停运方法，其特征在于：包括，
判别模块，用于将模块式高温气冷堆机组从100％额定核功率到零功率状态的转变过程划分为四个阶段；
控制模块，用于明确机组各阶段停运条件，判定各阶段的初始条件、状态变化要求、系统配置以及设备控制要求；
停运模块，用于根据各阶段停运条件进行模块式高温气冷堆机组的分阶段停运。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述模块式高温气冷堆机组的停运方法的步骤。
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