摘要：本文以国内某核电站＃1机组100％功率跳堆试验后在碘坑中达临界的过程为例，介绍了碘坑中达临界的操作细节，并总结了碘坑中达临界操作，希望对核电站在碘坑中达临界操作有所帮助。

    0 引言
    核电站中的能量来自反应堆中的堆芯，中子与燃料核的自续链式裂变反应就是在堆芯中进行的。压水反应堆堆芯中的燃料采用低富集度的二氧化铀，水作为冷却剂的同时兼作慢化剂。这种堆芯结构紧凑、功率密度高、平均燃耗深、具有负温度系数、自稳性能好。堆芯中的冷却剂在吸收了核燃料原子核裂变产生的能量后，在冷却剂泵的作用下流出反应堆压力容器，在由反应堆压力容器、稳压器、蒸汽发生器、冷却剂泵和管道构成的一回路中循环；在流经蒸汽发生器一次侧时，把热量传给二次侧的给水，使其由水变为蒸汽，从而推动汽轮机叶片使汽轮发电机组转动，发出电力。核电站发电的能量来源首要的操作就是反应堆达临界，因此在核电站的所有工况下，反应堆安全的达临界是发电的前提。本文要分析的就是特殊工况下在反应堆处于碘坑中达临界的操作。

    1 碘坑中达临界的操作细节
    某核电站＃1机组某日进行跳堆试验，试验结束建立最小停堆硼浓度后重新达临界提升功率。主要过程如下：
    （1）当日11:00进行跳堆试验，根据计算得停堆后最小停堆硼浓度为7.8g/kg; 9min后，开始向一回路注40g/kg硼酸，流量为10.5kg/s; 66min后建立一回路最小停堆硼浓度，取样结果为8. 1g/kg。
    （2）当日13: 53，开始从下限位提升控制棒；185min后，第1～9组控制棒提升到堆顶，第10组提升到6%。
    （3）根据计算可知，停堆后约23h都在“碘坑”以内，在“碘坑”内临界硼酸浓度比停堆前满功率下的临界硼酸浓度要低，停堆后约8h达到碘坑的底部。换水达临界开始处于反应堆的积毒阶段，然后解毒阶段，临界硼浓度上升，同样启动区间也是上升的。当日17:40开始大流量换水，流量为10kg/s。根据一回路硼浓度的下降速度，预计320min后硼浓度达到4g/kg左右。根据模拟程序计算可知，临界硼浓度曲线在当日凌晨01:00的临界硼浓度为2. 93g/kg（查阅中子物理特性手册，临界硼浓度为2. 8g/kg）。考虑到2h的一回路搅混时间，在当日23:00停止注硼，搅混2h后于第二日临晨01:00刚好达到启动区间。于是在当日23: 08停止一回路大流量换水，开始搅混。
    （4）当日00: 30，一回路取样硼浓度为4. 04g/掩，稳压器为4. 19g/kg，小于规程要求的浓度差小于0. 5g/kg的要求，搅混结束，停运KBA大泵，开始小流量换水达临界。出碘坑阶段达临界同时有两种正反应性引入：一为注人清水硼稀释；二为反应堆解毒。为此，要合理控制一回路换水的流量，防止正反应性引入速度过快，技术规格书也规定在启动区间内清水的注入速度不得使正反应性引入速度高于0. 023有效。经计算可知，如果以2. 5kg/s流量换水，那么考虑反应堆解毒总的正反应性引入速度为0.01有效。而当前硼浓度约为4g/kg，换水过程中硼浓度下降较慢，以2. 5kg/s流量稀释约4. 5 h降0. 5g/kg。于是决定开始阶段以 2. 5g/比的流量换水，在接近临界硼浓度时再减小换水流量。当日00:45开始以2. 5g/kg流量换水，注水过程中反应堆负反应性逐渐减少；255min左右，反应堆功率逐渐开始上升；30min后，源量程显示功率上升到5×10-7，于是减小换水流量到1.4kg/s; 57min后，中间量程功率达到2. 5×10-6，停止一回路换水，功率逐渐上升，正反应性逐渐增大；11 min后，功率达到1×10-5，开始向一回路以每15min 5501-开始注硼，开始流量约为2. 5kg/s，等硼酸见效后将流量减至最低（约为0. 9kg/s）；7min后，功率达到5×10-4，手动下插若干步控制棒，将功率稳定5×10-4左右，控制棒最低56%，反应堆临界。其间最大正反应性约0.08β有效，周期最小约为100s；最终棒位60%，间歇注硼控制反应堆功率在5×10-4左右。

    2 碘坑中的达临界总结分析
    （1）由于临界硼浓度和启动区间随时间变化，因此要注意大流量换水停止时间，根据一回路硼浓度变化速度和临界硼浓度变化并考虑合适的搅混时间，及时停止大流量换水转搅混。
    （2）在小流量换水期间，由于同时两种方式引入正反应性，因此要考虑换水和解毒引入反应性的速度，不能违反技术规格书（小于0．02P有效），最好留有一定裕量。
    （3）要密切监视反应堆功率、周期，在达临界过程中注意提前减小换水流量或停止注水，防止正反应性过大，周期过小，功率上升过快，必要时下插控制棒，基本上5×10-7就要减小流量，（1～2） ×10-6就要停止换水。
    （4）达到最小可监测功率后，由于还有解毒效应，功率会一直上升，因此要及时开始注硼，稳定功率，开始时注硼流量可稍大，使硼酸尽快进入堆芯，然后减小流量，1×10-5前一定要开始注硼。
    （5）最重要的就是物理计算。开始换水前，应对临界硼浓度、临界硼浓度的变化速度、正反应性引入速度、换水流量、最小可监测功率稳定功率需要的注硼量进行计算，准确的计算结果有利于运行安全。本文计算采用模拟程序，与采用中子物理特性手册的结果相差不大，但模拟程序结果更准确。
    3 结束语
    经过多年的运行，对该核电站反应堆达临界操作积累了丰富的经验，尤其是特殊工况下的达临界操作，多次达临界操作曲线和模拟程序曲线的拟合，利用中子物理特性手册计算的结果越来越接近实际。此次操作过程中保守决策，操作后对操作过程进行相关分析和总结，安全有序地完成碘坑中达临界操作，为核电站机组安全发电奠定了坚实的基础，也为特殊工况下的达临界操作提供了良好实践经验。