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【摘要】压水堆是比较广泛应用的核反应堆，在其启动之前，要对堆芯状态、数据信号处理、硼浓度显示、外推方式等临界试验值进行全面检测，才能保证反应堆处于安全要求范围内。本文将对压水堆核电厂反应堆首次临界试验过程进行探究，为后续研究工作奠定基础。
【关键词】压水堆核电厂；反应堆；首次临界试验
核电厂反应堆的技术发展经过几十年的技术接力，跨越了巨大挑战，反应堆首次临界试验的成功，对我国核军工、核能、核技术的开发与应用具有重大促进作用。组织开展反应堆首次临界试验的主要目的在于将电厂核反应堆第一次安全地引入临界状态，检验反应堆堆外核测系统的直线性和相互覆盖性，并确定热态零功率物理实验时的中子流量率水平上限值以及校验反应性仪测量精度等。
1、实验方法
根据核反应堆趋近临界值影响反应堆内部中子密度的原理，利用控制棒提升或慢化剂冷却操作形成减硼状态，堆芯内的反应性逐渐得到释放，进而可以得到中子计数率的倒数与控制棒位置或硼浓度的内在关系，根据饰演主体之间的数据关系将反应堆引入临界状态。
2、试验步骤
2.1提升控制棒
首先要对核反应堆的初始状态进行检查和记录，然后测量源量程核测仪表各个通道的计数率，并将此作为基准计数率。接下来开始逐渐提升控制棒，注意保证每次提升50步，提升控制棒操作结束后，利用源量程核测仪表对各个通道的计数率进行测量，并通过公式： ，其中C0表示基准计数率、Ci表示第i此提升控制棒后测量到的计数率，计算通道计数率的倒数，得到计数率倒数与控制棒位置之间的关系，如图1所示。控制棒每次提升得到的反应堆状态都要记录下来，重复多次实验操作，确保控制棒在达到临界过程中具有一定的调节作用。
2.2稀释硼
在进行稀释硼操作之前，要准确记录各个通道的计数率，将其作为与硼稀释过程中的基准计数率，同时为了保证稳压器和主冷卻剂系统中硼浓度变化均匀，在投入稳压器的全部备用加热器以及比例加热器时，要保证稳压器和主冷却剂系统之间的硼浓度之差在20μg/g以下。在稀释硼的过程中要注重每个15分钟记录一次各个通道的计数率，并根据试验得到的数据绘制计数率倒数与硼浓度之间的关系图，如图2所示。在此过程中要注意当硼浓度达到临界最小值时，要立即停止稀释操作，并密切关注中子变化情况。
2.3向超临界过渡
按照上述试验步骤进行操作，当达到第一次临界时，观测到倍增周期稳定在某一短数据内，根据启动物理试验理论数据报告给出的倍增周期与反应性的关系曲线和数据表，计算临界控制棒位置，通过实验得到第一次临界状态时的基本信息如下：
时间18：39分；平均温度292.41℃；压力15.3MPa；临界硼浓度862ppm；临界棒位173step
重复上述操作，测得第二次临界状态点基本信息如下：
时间20.23分；平均温度290.87℃；压力15.4MPa；临界硼浓度1185ppm；临界棒位145step
测得第三次临界状态点基本信息如下：
时间20.21分；平均温度2921.01℃；压力15.4MPa；临界硼浓度1187ppm；临界棒位144step
从上述试验数据比较可知，得到的第一次临界状态点基本信息与第二次和第三次得到的基本信息之间差异比较大，而第二次临界状态点的基本信息与第三次临界状态点的基本信息相差无几，这说明得到的第一次临界状态点基本信息存在某些误差，导致这种误差的根本原因包括第一次设计参数不完全适合堆芯，控制棒完全提升还无法达到临界状态，稀释会使得到达临界棒位变低等。经过反复试验，得到这样的结论，当反应堆达到首次临界后可以通过调整棒位稳定功率水平，如果硼浓度已经充分搅拌均匀后反应堆还没有达到临界状态，那么继续提升主调节棒，同时注意中子注量率的增长情况，一旦反应堆达到邻家状态，就要记录此时堆芯状态，如果上述操作之后反应堆还没有达到临界状态，那么就要将控制棒重新插回到最初位置，重新进行提升控制棒的操作，重复上述实验步骤，直到反应堆达到临界状态。
2.4检测堆外核测仪器的直线性和覆盖性
当反应堆达到临界状态之前，通过控制棒稳定核功率，记录源量程侧仪表各个通道的计数率和中间量程测仪表各个通道的电流值，在反应堆内部中子密度逐渐变化的过程中记录，记录源量程侧仪表各个通道的计数率和中间量程测仪表各个通道的电流值，一次判断源量程侧仪表和中间量程测仪表的直线型和覆盖性。
3、达到临界状态过程中需要注意的问题
核反应堆达到临界状态过程非常复杂试验过程和步骤要严格遵守技术运行规格要求和物理试验技术规定；当反应对快要达到临界状态时，数据变化程度比较小需要采用逐步逼近达临界的方法；试验过程中避免人为操作导致反应堆温度的突然变化，确保试验安全性和稳定性；在稀释棚操作之前，反应堆不应该发生临界；任何因素导致反应堆紧急停堆的状况下，都要立即停止稀释硼或提升控制棒的操作，只有确定反应堆停堆不影响核电厂安全的前提下，才能重新启动反应堆进行试验。
结语：
核电厂反应堆首次临界试验的成功标志着核技术发展的进步，是技术水平不断提升的必经之路，其试验步骤包括提升控制棒、稀释硼、向超临界过渡以及检测堆外核测仪器的直线性和覆盖性，并对达到临界状态过程中需要注意的问题进行分析，希望本文的研究能够为我国核技术发展提供些许参考。
参考文献：
[1]朱元武.压水堆核电厂反应堆首次临界试验[J].科技视界，2015，17：228-229.
[2]安娜.模拟机上首次临界试验演练浅析[J].设备管理与维修，2015，S2：48-50.
[3]本刊讯.海南核电1号机组实现首次临界[J].电器工业，2015，11：5.
【关键词】压水堆核电厂；反应堆；首次临界试验
核电厂反应堆的技术发展经过几十年的技术接力，跨越了巨大挑战，反应堆首次临界试验的成功，对我国核军工、核能、核技术的开发与应用具有重大促进作用。组织开展反应堆首次临界试验的主要目的在于将电厂核反应堆第一次安全地引入临界状态，检验反应堆堆外核测系统的直线性和相互覆盖性，并确定热态零功率物理实验时的中子流量率水平上限值以及校验反应性仪测量精度等。
1、实验方法
根据核反应堆趋近临界值影响反应堆内部中子密度的原理，利用控制棒提升或慢化剂冷却操作形成减硼状态，堆芯内的反应性逐渐得到释放，进而可以得到中子计数率的倒数与控制棒位置或硼浓度的内在关系，根据饰演主体之间的数据关系将反应堆引入临界状态。
2、试验步骤
2.1提升控制棒
首先要对核反应堆的初始状态进行检查和记录，然后测量源量程核测仪表各个通道的计数率，并将此作为基准计数率。接下来开始逐渐提升控制棒，注意保证每次提升50步，提升控制棒操作结束后，利用源量程核测仪表对各个通道的计数率进行测量，并通过公式： ，其中C0表示基准计数率、Ci表示第i此提升控制棒后测量到的计数率，计算通道计数率的倒数，得到计数率倒数与控制棒位置之间的关系，如图1所示。控制棒每次提升得到的反应堆状态都要记录下来，重复多次实验操作，确保控制棒在达到临界过程中具有一定的调节作用。
2.2稀释硼
在进行稀释硼操作之前，要准确记录各个通道的计数率，将其作为与硼稀释过程中的基准计数率，同时为了保证稳压器和主冷卻剂系统中硼浓度变化均匀，在投入稳压器的全部备用加热器以及比例加热器时，要保证稳压器和主冷却剂系统之间的硼浓度之差在20μg/g以下。在稀释硼的过程中要注重每个15分钟记录一次各个通道的计数率，并根据试验得到的数据绘制计数率倒数与硼浓度之间的关系图，如图2所示。在此过程中要注意当硼浓度达到临界最小值时，要立即停止稀释操作，并密切关注中子变化情况。
2.3向超临界过渡
按照上述试验步骤进行操作，当达到第一次临界时，观测到倍增周期稳定在某一短数据内，根据启动物理试验理论数据报告给出的倍增周期与反应性的关系曲线和数据表，计算临界控制棒位置，通过实验得到第一次临界状态时的基本信息如下：
时间18：39分；平均温度292.41℃；压力15.3MPa；临界硼浓度862ppm；临界棒位173step
重复上述操作，测得第二次临界状态点基本信息如下：
时间20.23分；平均温度290.87℃；压力15.4MPa；临界硼浓度1185ppm；临界棒位145step
测得第三次临界状态点基本信息如下：
时间20.21分；平均温度2921.01℃；压力15.4MPa；临界硼浓度1187ppm；临界棒位144step
从上述试验数据比较可知，得到的第一次临界状态点基本信息与第二次和第三次得到的基本信息之间差异比较大，而第二次临界状态点的基本信息与第三次临界状态点的基本信息相差无几，这说明得到的第一次临界状态点基本信息存在某些误差，导致这种误差的根本原因包括第一次设计参数不完全适合堆芯，控制棒完全提升还无法达到临界状态，稀释会使得到达临界棒位变低等。经过反复试验，得到这样的结论，当反应堆达到首次临界后可以通过调整棒位稳定功率水平，如果硼浓度已经充分搅拌均匀后反应堆还没有达到临界状态，那么继续提升主调节棒，同时注意中子注量率的增长情况，一旦反应堆达到邻家状态，就要记录此时堆芯状态，如果上述操作之后反应堆还没有达到临界状态，那么就要将控制棒重新插回到最初位置，重新进行提升控制棒的操作，重复上述实验步骤，直到反应堆达到临界状态。
2.4检测堆外核测仪器的直线性和覆盖性
当反应堆达到临界状态之前，通过控制棒稳定核功率，记录源量程侧仪表各个通道的计数率和中间量程测仪表各个通道的电流值，在反应堆内部中子密度逐渐变化的过程中记录，记录源量程侧仪表各个通道的计数率和中间量程测仪表各个通道的电流值，一次判断源量程侧仪表和中间量程测仪表的直线型和覆盖性。
3、达到临界状态过程中需要注意的问题
核反应堆达到临界状态过程非常复杂试验过程和步骤要严格遵守技术运行规格要求和物理试验技术规定；当反应对快要达到临界状态时，数据变化程度比较小需要采用逐步逼近达临界的方法；试验过程中避免人为操作导致反应堆温度的突然变化，确保试验安全性和稳定性；在稀释棚操作之前，反应堆不应该发生临界；任何因素导致反应堆紧急停堆的状况下，都要立即停止稀释硼或提升控制棒的操作，只有确定反应堆停堆不影响核电厂安全的前提下，才能重新启动反应堆进行试验。
结语：
核电厂反应堆首次临界试验的成功标志着核技术发展的进步，是技术水平不断提升的必经之路，其试验步骤包括提升控制棒、稀释硼、向超临界过渡以及检测堆外核测仪器的直线性和覆盖性，并对达到临界状态过程中需要注意的问题进行分析，希望本文的研究能够为我国核技术发展提供些许参考。
参考文献：
[1]朱元武.压水堆核电厂反应堆首次临界试验[J].科技视界，2015，17：228-229.
[2]安娜.模拟机上首次临界试验演练浅析[J].设备管理与维修，2015，S2：48-50.
[3]本刊讯.海南核电1号机组实现首次临界[J].电器工业，2015，11：5.