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摘要：随着核电基地机组数量的不断增加和长循环燃料管理模式的逐步应用，机组大修规划和电网调峰保电矛盾日益突出，延伸运行的应用日益频繁。本文简要介绍650MW机组寿期末降功率延伸运行方案设计，分析需要考虑的边界条件。从延伸运行方案的选择、事故分析、燃耗限值、系统设备周期影响、方案的经济性分析等多角度建立延伸运行方案设计和论证体系。
关键词：延伸运行 方案设计 边界条件
中图分类号：TL 326 文献标志码：A 文章编号：
压水堆核电机组在运行达到一定燃耗情况下，硼浓度不能继续降低，机组需要停堆换料。但由于某些原因，机组需要继续运行，即需要实施延伸运行。延伸运行的方式按反应性释放的方式不同可以分为降温度延伸运行和降功率延伸运行[1]。降功率延伸运行相比有诸多优点：不改变温度功率对应关系，不改变二回路蒸汽品质，需要开展的论证较少，实际应用灵活性较大。
以650MW压水堆机组为例，为满足电网迎峰度夏要求，要求核电厂通过延伸运行方式推迟停堆时间约20自然天。但是推迟停堆会超出本燃料循环自然循环的设计燃耗窗口，需要开展延伸运行的方案设计和安全分析论证，确保核电站始终处于安全稳定运行。
1延伸运行的边界条件
延伸运行的实施不仅涉及堆内燃料组件燃耗的继续加深，还涉及到延伸运行期间安全分析的论证结果是否被有效验证，延伸运行对系统、设备等的影响、延伸运行对机组控制的影响，主要包括：
1.1 延伸运行方案必须满足FSAR事故分析的论证结论。
必须对延伸运行期间的可能出现的事故进行全面的分析论证，论证的范围同每一个循环换料设计时进行的论证范围相同，其结果必须被《机组最终安全分析报告（FSAR）》论证包络。
1.2 延伸运行方案必须满足燃耗限值要求。
延伸运行方案必须满足燃料管理论证的燃耗限值的相关要求，必须保证任何情况下机组的燃耗不能超过经过论证审批的该类型燃料组件和燃料棒的最大燃耗限值，不能超过安全分析报告论证覆盖的机组燃耗状态。
1.3 延伸运行方案必须考虑对机组运行的影响
寿期末功率变化期间，相关反馈系数会變得更大，反馈效应更明显。机组的相关调节会引起轴向功率偏差的变化范围更大，功率和棒位的调节会导致“超带”风险进一步增加。因此在延伸运行功率变化的方式选择和实际控制过程中应该充分考虑“超带”风险和预防措施。
1.4 延伸运行方案必须考虑周期延长对系统设备的影响。
现有的系统设备周期论证结论必须能覆盖延伸运行后的机组运行周期，确保系统、设备、定期试验和检查不会超期。
1.5 延伸运行方案必须考虑经济性。
必须考虑延伸运行方式对后续循环规划的影响，必须考虑延伸运行方案的经济性，尽量减小负荷因子的损失。
2设计这方案分析
2.1 方案1——一次性阶跃式降功率
方案描述：一次性将反应堆从满功率降到目标功率，保持目标功率运行到寿期末；通过功率亏损和氙毒释放引入正反应性，补偿燃耗负反应性。
2.2 方案2——分阶段阶跃式降功率
方案描述：根据反应性平衡，将机组从满功率降低到一定功率平台，维持机组功率稳定，然后再次进行降功率释放正反应性并维持运行，直至停堆。
2.3 方案3——每日逐步降功率
方案描述：采用每天连续降功率方式，从满功率降到目标功率，根据测算，功率每天降低1%FP可以延长运行1个自然天。
3方案比较与选择
以650MW压水堆机组寿期末、超设计燃耗延伸运行为例，针对三种方案的分析，在延伸运行的长度相同情况下，方案3的平均功率最高，负荷因子最好，经济型最好。功率变化期间的反应性控制难度方案3由于累计效应原因，AO变化范围大，但实际操作通过恰当控制会消除累计效应。方案2方案3反应性控制次数较多但操作简单，氙震荡风险较小。方案3需要开展的安全分析论证范围较大，需要模拟的状态点较多，尤其是PCI裕量分析需要明确的功率史，论证的工作量较大且费时。方案2的热点因子最小，安全性更好。
4方案论证
4.1 对FSAR的符合性验证——超差事故的分析
延伸运行期间的燃耗和运行状态已经超出了自然循环的论证范围。需要重新进行相关事故分析，如果出现某些安全参数超差，需要做补充事故分析，而且补充分析的结论要满足FSAR的要求。
4.2 对系统设备周期的符合性
在进行延伸运行论证时不仅需要考虑反应堆物理燃料方面燃耗的加深和相关参数的变化，还需要考虑延长的运行周期对机组系统设别、定期试验的相关影响。在平衡循环+机动循环的运行模式下，现有的系统设备周期技术文件和技术规程可以覆盖延伸运行的周期延长。
4.3 轴向功率偏差的计算及硼-棒控制建议
根据选定的降功率运行方案，运用软件系统，考虑氙毒变化和功率反馈效应，进行多次模拟-修正迭代计算，提供运行控制操作建议，供运行人员参考，按此控制方案可以尽量降低氙震荡的影响，确保降功率期间△I控制在运行带尽量小的范围[2]。
用堆芯计算软件模拟计算了650MWe机组寿期末的降功率过程中的△I和棒位，如图1所示。可以为运行人员提供很好的操作指导，确保降功率过程实际△I始终处于参考△I附近，不会超出运行带。
5 结论
本文介绍了650MWe机组寿期末超自然循环设计燃耗情况下，通过降功率延伸运行延后停堆时间。对延伸运行的可行性、经济性进行，并对选定的降功率方案进相关论证分析，确保方案满足FSAR要求，确保现有的燃料管理论证和系统设备周期论证结论有效、并给出运行操作建议，降低超带风险。
整个方案的制定和实施，为核电厂积累寿期末超设计燃耗情况下的延伸运行积累经验，提高燃料经济性，为电网的迎峰度夏做出贡献。
参考文献
[1] 肖岷.大亚湾核电站延伸运行技术的研究和实施[J].核动力工程，2006年第1期
[2] 张彦义.核电站延伸技术的原理及其应用[J].科技视界，2015年第16期
作者简介：焦健（1986.7—），性别：男；籍贯：内蒙古赤峰；民族：汉族；学历：本科；职称：工程师；职务：科员；研究方向：压水堆堆芯物理和燃料管理相关技术管理工作；单位：中核核电运行管理有限公司；邮编314300
关键词：延伸运行 方案设计 边界条件
中图分类号：TL 326 文献标志码：A 文章编号：
压水堆核电机组在运行达到一定燃耗情况下，硼浓度不能继续降低，机组需要停堆换料。但由于某些原因，机组需要继续运行，即需要实施延伸运行。延伸运行的方式按反应性释放的方式不同可以分为降温度延伸运行和降功率延伸运行[1]。降功率延伸运行相比有诸多优点：不改变温度功率对应关系，不改变二回路蒸汽品质，需要开展的论证较少，实际应用灵活性较大。
以650MW压水堆机组为例，为满足电网迎峰度夏要求，要求核电厂通过延伸运行方式推迟停堆时间约20自然天。但是推迟停堆会超出本燃料循环自然循环的设计燃耗窗口，需要开展延伸运行的方案设计和安全分析论证，确保核电站始终处于安全稳定运行。
1延伸运行的边界条件
延伸运行的实施不仅涉及堆内燃料组件燃耗的继续加深，还涉及到延伸运行期间安全分析的论证结果是否被有效验证，延伸运行对系统、设备等的影响、延伸运行对机组控制的影响，主要包括：
1.1 延伸运行方案必须满足FSAR事故分析的论证结论。
必须对延伸运行期间的可能出现的事故进行全面的分析论证，论证的范围同每一个循环换料设计时进行的论证范围相同，其结果必须被《机组最终安全分析报告（FSAR）》论证包络。
1.2 延伸运行方案必须满足燃耗限值要求。
延伸运行方案必须满足燃料管理论证的燃耗限值的相关要求，必须保证任何情况下机组的燃耗不能超过经过论证审批的该类型燃料组件和燃料棒的最大燃耗限值，不能超过安全分析报告论证覆盖的机组燃耗状态。
1.3 延伸运行方案必须考虑对机组运行的影响
寿期末功率变化期间，相关反馈系数会變得更大，反馈效应更明显。机组的相关调节会引起轴向功率偏差的变化范围更大，功率和棒位的调节会导致“超带”风险进一步增加。因此在延伸运行功率变化的方式选择和实际控制过程中应该充分考虑“超带”风险和预防措施。
1.4 延伸运行方案必须考虑周期延长对系统设备的影响。
现有的系统设备周期论证结论必须能覆盖延伸运行后的机组运行周期，确保系统、设备、定期试验和检查不会超期。
1.5 延伸运行方案必须考虑经济性。
必须考虑延伸运行方式对后续循环规划的影响，必须考虑延伸运行方案的经济性，尽量减小负荷因子的损失。
2设计这方案分析
2.1 方案1——一次性阶跃式降功率
方案描述：一次性将反应堆从满功率降到目标功率，保持目标功率运行到寿期末；通过功率亏损和氙毒释放引入正反应性，补偿燃耗负反应性。
2.2 方案2——分阶段阶跃式降功率
方案描述：根据反应性平衡，将机组从满功率降低到一定功率平台，维持机组功率稳定，然后再次进行降功率释放正反应性并维持运行，直至停堆。
2.3 方案3——每日逐步降功率
方案描述：采用每天连续降功率方式，从满功率降到目标功率，根据测算，功率每天降低1%FP可以延长运行1个自然天。
3方案比较与选择
以650MW压水堆机组寿期末、超设计燃耗延伸运行为例，针对三种方案的分析，在延伸运行的长度相同情况下，方案3的平均功率最高，负荷因子最好，经济型最好。功率变化期间的反应性控制难度方案3由于累计效应原因，AO变化范围大，但实际操作通过恰当控制会消除累计效应。方案2方案3反应性控制次数较多但操作简单，氙震荡风险较小。方案3需要开展的安全分析论证范围较大，需要模拟的状态点较多，尤其是PCI裕量分析需要明确的功率史，论证的工作量较大且费时。方案2的热点因子最小，安全性更好。
4方案论证
4.1 对FSAR的符合性验证——超差事故的分析
延伸运行期间的燃耗和运行状态已经超出了自然循环的论证范围。需要重新进行相关事故分析，如果出现某些安全参数超差，需要做补充事故分析，而且补充分析的结论要满足FSAR的要求。
4.2 对系统设备周期的符合性
在进行延伸运行论证时不仅需要考虑反应堆物理燃料方面燃耗的加深和相关参数的变化，还需要考虑延长的运行周期对机组系统设别、定期试验的相关影响。在平衡循环+机动循环的运行模式下，现有的系统设备周期技术文件和技术规程可以覆盖延伸运行的周期延长。
4.3 轴向功率偏差的计算及硼-棒控制建议
根据选定的降功率运行方案，运用软件系统，考虑氙毒变化和功率反馈效应，进行多次模拟-修正迭代计算，提供运行控制操作建议，供运行人员参考，按此控制方案可以尽量降低氙震荡的影响，确保降功率期间△I控制在运行带尽量小的范围[2]。
用堆芯计算软件模拟计算了650MWe机组寿期末的降功率过程中的△I和棒位，如图1所示。可以为运行人员提供很好的操作指导，确保降功率过程实际△I始终处于参考△I附近，不会超出运行带。
5 结论
本文介绍了650MWe机组寿期末超自然循环设计燃耗情况下，通过降功率延伸运行延后停堆时间。对延伸运行的可行性、经济性进行，并对选定的降功率方案进相关论证分析，确保方案满足FSAR要求，确保现有的燃料管理论证和系统设备周期论证结论有效、并给出运行操作建议，降低超带风险。
整个方案的制定和实施，为核电厂积累寿期末超设计燃耗情况下的延伸运行积累经验，提高燃料经济性，为电网的迎峰度夏做出贡献。
参考文献
[1] 肖岷.大亚湾核电站延伸运行技术的研究和实施[J].核动力工程，2006年第1期
[2] 张彦义.核电站延伸技术的原理及其应用[J].科技视界，2015年第16期
作者简介：焦健（1986.7—），性别：男；籍贯：内蒙古赤峰；民族：汉族；学历：本科；职称：工程师；职务：科员；研究方向：压水堆堆芯物理和燃料管理相关技术管理工作；单位：中核核电运行管理有限公司；邮编314300