ICS 27.120.20 F 65 中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准 NB/T 20698—2023 压水堆核电厂反应性控制棒补偿技术要求 Technical requirements for control rod shim operation of pressurized water reactor nuclear power plants 2023 - 10 - 11发布 2024 - 04 - 11实施 国家能源局 发 布 NB/T 20698 —2023 I 目 次 前言 ................................................................................ II 1 范围 ............................................................................... 1 2 规范性引用文件 ..................................................................... 1 3 术语和定义 ......................................................................... 1 4 功能要求 ........................................................................... 2 5 设计要求 ........................................................................... 3 6 运行控制要求 ....................................................................... 4 参考文献 ............................................................................. 5 NB/T 20698 —2023 II 前 言 本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起 草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由能源行业核电标准化技术委员会提出。 本文件由中国核电发展中心归口。 本文件起草单位：上海核工程研究设计院股份有限公司、中国核动力研究设计院、中广核研究院有 限公司。 本文件主要起草人：杨波、秦玉龙、党哈雷、王丽华、施建锋、毕光文、刘同先、陈亮、王晨琳、 李志军、赵常有、王欣欣、朱宇翔。 NB/T 20698 —2023 1 压水堆核电厂反应性控制棒补偿技术要求 1 范围 本文件规定了压水堆核电厂反应性控制棒补偿相关的技术要求。 本文件适用于采用控制棒进行堆芯反应性和功率分布调节的压水堆核电厂。 2 规范性引用文件 本文件无规范性引用文件。 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 控制棒补偿 control rod shim 反应堆运行期间，通过控制棒的移动实现堆芯反应性和功率分布调节的控制方式。 3.2 控制棒组 control rod bank 在正常运行期间，同时插入或提出的一个或几个控制棒组件。控制棒组一般包含一个或多个子组， 同一子组中的每个控制棒组件在电气上并联以便同时动作，同一棒组中的子组交替步进。通常包括调节 棒组和停堆棒组。 3.3 调节棒组 regulation control rod bank 在反应堆运行过程中，根据控制系统的指令调节插入堆芯的深度，实现堆芯反应性或轴向功率偏差 控制的控制棒组。 3.4 停堆棒组 shutdown control rod bank 在反应堆运行过程中，可用于反应堆紧急停堆的控制棒组。 3.5 基本负荷运行 base load operating mode 核电厂在满功率或接近满功率条件下长期运行，承担电网中恒定功率的运行方式。 3.6 NB/T 20698 —2023 2 负荷跟踪运行 load follow operating mode 核电厂输出功率随负荷的要求或频率的变化而变化的运行方式。 3.7 日间渐变负荷跟踪 daily gradual load follow 核电厂在 24小时循环周期内，功率在特定时间内下降至目标水平，并稳定运行一段时间后再恢复至 额定功率水平（例如， 2小时内从 100%降低至50%，在50%功率运行 2-10小时，在 2小时内从 50%功率上 升至100%功率水平），剩余时间内以满功率状态运行。 3.8 频率调节运行 frequency control operating mode 核电厂功率随着电网频率而变化的运行模式， 通常堆芯功率在特定范围内按照一定的变化速率进行 调节（例如，功率变化幅度为 10%，功率最大变化速率为 2%额定功率 /分钟）。 3.9 阶跃负荷跟踪 step load change operating mode 核电厂在短时间内功率快速下降至目标水平，在完成低功率运行后快速恢复至额定功率的运行模 式，堆芯功率以较快的速率进行调节（例如， 5%额定功率 /分钟）。 3.10 周末降功率运行 weekend load reduction operating mode 根据电网要求， 核电厂在整个周末期间降低功率运行， 并在新一周开始后恢复至基负荷的运行模式。 3.11 死区 dead band 核电厂控制系统目标参数（例如慢化剂平均温度和轴向通量偏差）运行带，当堆芯参数在该运行带 内，则控制系统无需动作；否则，控制系统应动作将堆芯参数控制在目标运行带内。 4 功能要求 4.1 一般功能要求 4.1.1 通过控制棒插入或提出堆芯，实现堆芯反应性和反应堆功率分布的控制。 4.1.2 控制棒补偿运行控制方式应能够补偿反应堆功率变化、温度变化和一定时间内氙瞬态及堆芯燃 耗效应所引起的反应性变化，且实现运行过程中功率分布的有效控制，使得堆芯状态满足正常运行限值 和条件，并留有一定裕量。 4.1.3 控制棒补偿运行控制方式可用于核电厂启停运行、基本负荷运行和负荷跟踪运行等正常运行工 况。 4.1.4 调节棒组应具有恰当的微分价值和移动速度，满足核电厂控制中对反应性调节速率的要求。 NB/T 20698 —2023 3 4.1.5 控制棒组应具有足够的总价值，并在规定的时间内快速落入堆芯，实现反应堆紧急停堆，满足 核电厂安全停堆要求。 4.2 先进运行控制功能要求 4.2.1 在绝大部分寿期内，控制棒补偿运行控制方式应能实现 50%以上额定功率的日间渐变负荷跟踪 运行，且过程中无需调节冷却剂中可溶性中子吸收体浓度。 4.2.2 控制棒补偿运行控制方式应具备频率调节运行、阶跃负荷跟踪运行、周末降功率运行和连续日 间渐变负荷跟踪运行的能力。 5 设计要求 5.1 控制棒中子吸收能力 5.1.1 控制棒中子吸收能力应满足反应堆控制要求和安全要求。 5.1.2 对于需要长期插入堆芯进行反应性调节和功率分布调节的控制棒组，应选择合适的控制吸收材 料，使得控制棒组满足如下要求： a) 反应性调节棒组应具备适中的中子吸收能力，在满足堆芯反应性调节的性能要求下，控制棒组 在堆内的移动不应导致显著的轴向功率畸变； b) 调节棒组中子吸收能力在堆内辐照环境下不宜随着燃耗的加深出现显著变化， 应满足控制棒补 偿运行控制中反应性调节和功率分布控制对其中子吸收能力的要求。 5.2 控制棒组件 5.2.1 控制棒组件应是可更换的，其在堆芯内的位置应能够根据需要在换料期间进行调整。 5.2.2 在控制棒补偿运行过程中，要求控制棒组反复插入或者提出堆芯。在控制棒设计和核电厂运行 过程中，应考虑和评估控制棒步跃次数对于控制棒磨损和疲劳性能的影响，确保运行控制过程中控制棒 性能满足要求。 5.2.3 应考虑控制棒辐照肿胀效应的影响，并明确控制棒运行检查要求或建议，避免由于辐照肿胀对 控制棒紧急停堆等功能的影响。 5.3 控制棒驱动机构 控制棒驱动机构的设计应考虑控制棒步跃次数的影响， 评估控制棒驱动机构中的钩爪部件等的性能 和寿命，确保运行控制过程中驱动机构满足性能要求。 5.4 控制棒分组及布置 5.4.1 控制棒补偿运行控制方式要求控制棒组能够同时或分别控制堆芯反应性和轴向功率分布，并应 满足安全停堆的要求。 5.4.2 根据功能需求，设计上宜对控制棒进行分组，并对控制棒组在堆芯内的布置进行专门设计。 5.4.3 控制棒组可包括：反应性（或功率）调节棒组、轴向通量偏差调节棒组和停堆棒组。设计原则 如下： a) 对于反应性调节棒组，为实现较大反应性调节控制，宜对反应性调节控制棒进行分组，同一组 控制棒束应当尽可能旋转对称布置于堆芯内，且应对不同棒组的插入次序和/或叠步进行专门 设计，尽量降低棒组移动过程中对堆芯轴向和径向功率分布产生的扰动； NB/T 20698 —2023 4 b) 对于堆芯轴向通量偏差调节的调节棒组， 在连续移动的情况下应尽可能