????????沸水反應堆（Boiling water reactor），簡稱BWR，由美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）和通用電氣（General Electric）于上世紀50年代研發(fā)，是一種輕水熱中子反應堆。沸水堆占據反應堆總數的18-20%。例如福島第一核電站1號機組型號為BWR-3，2到6號機組型號為BWR-4。

????????該模擬器為Acme Nuclear Services作為教育工具開發(fā)。

??????? 前排提示，120頁左右的說明書在最后，看說明書可以直接忽略本文。

一、反應堆示意圖

二、反應堆參數

類型：沸水（BWR-4）

設計制造商：通用電氣公司（GeneralElectricCompany）

熱能容量：3292兆瓦

蒸汽輸出：545華氏度和1000psi下每小時1400萬磅（285攝氏度和6.9Mpa下7000t/h）

控制棒數量：185

燃料組件數量：764（燃料顆粒15,000,000個，重164噸，年鈾耗1.25噸）

輸出：22千伏1150兆瓦

三、沸水反應堆技術原理

????????裂變：鈾原子被中子撞擊后分裂成兩個新的原子并釋放大量能量。

??????? 反應堆臨界：裂變反應完全自我維持?？梢杂糜行е凶颖对鲆蜃樱↘eff）來衡量。

????????反應堆周期：中子通量變化e倍所需要的時間。

????????反應性：每Keff的增量Keff，每代多增加的中子占總中子數的比值。

??????? 慢化劑密度效應：溫度升高水密度降低產生負反應性。

??????? 溫度效應：燃料溫度升高產生負反應性。

????????裂變毒物：一些裂變產物濃度增加會降低反應性。

四、模擬器啟動

??????? 安裝后打開模擬器。模擬器菜單分為訓練、初始工況、說明書和幫助文件。點擊SOURCE RANGE可以進入啟動工況。

五、模擬器界面

????????左上角是反應堆主蒸汽系統(tǒng)。左上是選擇的工況。右上是現實時間。左邊三個分別是反應堆壓力（單位PSI）、反應堆溫度（單位華氏度）、反應堆水位（單位英寸）。中間是反應堆水位的指示線。右邊是反應堆水位的控制選項，可以調節(jié)設定水位和給水泵的啟動與關閉。

????????左下角是反應堆中子檢測系統(tǒng)。分別為源范圍監(jiān)視器（SRM，每秒計數）、中程監(jiān)視器（IRM，規(guī)模百分比計數）和平均功率范圍監(jiān)視器（APRM，全功率百分比計數），PERIOD為重要指標反應堆周期。

????????右上角是反應堆控制棒棒序控制系統(tǒng)，IN和OUT可以插入拔出控制棒，邊上是反應堆模式切換和手動緊急停堆按鈕（SCRAM）。

????????右下角是汽輪機和輔機系統(tǒng)。左上可以調節(jié)SRM的伸出，中上調節(jié)反應堆循環(huán)泵流量，右上為主蒸汽管線隔離閥（MSIV）開關。左下是汽輪機沖轉和功率設定，右下是發(fā)電機的信息。

????????除了控制棒選擇外，其他系統(tǒng)全部集成在一個界面，屬于較為簡單的模擬器。

六、啟動步驟

初始條件（初始IC）：反應堆低溫低壓。反應堆再循環(huán)泵以最低速度運行。MSIV關閉。控制棒已撤回到棒順序檢查表上的組4，控制棒已經接近臨界模式。
A.?? ?使反應堆達到臨界狀態(tài)（初始IC-第3章）：
1.?? ?根據棒順序檢查表提取控制棒。
2.?? ?使反應堆達到臨界狀態(tài)并建立可控的反應堆周期（30至100秒）。
3.?? ?根據需要撤回SRM檢測器，以保持SRM的規(guī)模。
4.?? ?通過根據需要調整IRM范圍來保持IRM的規(guī)模。
5.?? ?將功率提高到IRM范圍3或更高。
6.?? ?返回到模擬器菜單或繼續(xù)下面的步驟B.1。
B.?? ?開始反應堆加熱（中間范圍IC-第4章）：
1.?? ?撤回控制棒以建立每小時小于500華氏度的穩(wěn)定加熱速率。
2.?? ?將反應堆水溫提高到220華氏度以上。
3.?? ?返回模擬器菜單或繼續(xù)下面的步驟C.1。
C.?? ?將渦輪發(fā)電機投入運行（渦輪啟動IC-第5章）：
1.?? ?抽出棒并升高反應堆和蒸汽管線壓力，直到渦輪旁通閥打開。
2.?? ?繼續(xù)拔出控制棒并將功率提高到8%到10%之間，以打開30%到40%的渦輪旁通閥。
3.?? ?將模擬器模式開關移至運行位置。
4.?? ?以慢速將渦輪機啟動到900rpm，并通過保持在900rpm二分鐘來平衡渦輪機金屬溫度。
5.?? ?以快速將渦輪機提高到1800rpm。
6.?? ?調整發(fā)電機速度，直到同步顯示（GENSYNCCH）沿“fast”方向前進。
7.?? ?當發(fā)電機同步時，關閉發(fā)電機輸出斷路器。
8.?? ?將發(fā)電機負載設定值提高到15%。
9.?? ?撤回控制棒以將發(fā)電機負載提高到150MWe。
10.?? ?返回到模擬器菜單或繼續(xù)下面的步驟D.1。
D.?? ?將模擬器功率提高到50%（20%功率IC-第6章）。
1.?? ?將發(fā)電機負載設定值提高到55%。
2.?? ?撤回控制棒并將功率提高到50%的棒線（功率流量運行圖上的第2點，功率約為23%）。
3.?? ?將核心流量量提高到100%（功率流量運行圖上的第3a點）
4.?? ?在100%的核心流量下，功率應非常接近50%。必要時調節(jié)控制棒，以達到正好50%的功率。
5.?? ?返回模擬器菜單或繼續(xù)下面的步驟E.1。
E.?? ?將模擬器功率提高到100%（40%功率IC-第7章）：
1.?? ?將發(fā)電機負載設定值提高到105%。
2.?? ?建立50%的核心流量。
3.?? ?啟動第二個反應堆給水泵。
4.?? ?撤回控制棒并將功率提高到100%棒線（功率流量運行圖上的第4點，在50%核心流量量下大約58%的功率）。
5.?? ?提高堆芯流量，直到堆芯流量或反應堆功率達到100%（功率流量運行圖上的第5點）。
6.?? ?使用控制棒調節(jié)功率和/或根據需要調整核心流量，使功率和核心流量達到100%。

注意要點（具體可以查看說明書附錄C 跳閘和連鎖）：

1、及時收回IRM和SRM，過高會跳閘。

2、IRM和SRM過度抽出，會觸發(fā)控制棒限制。

3、切換到運行模式時需要壓力超過850PSI完全打開主蒸汽管線隔離閥（MSIV）。

4、反應堆水位不能高于205英寸或者低于190英寸。

5、超過20%功率才能提高循環(huán)泵流量來增加功率，在此之前只能拉高控制棒。

6、低于1%功率無法升高水溫，也就無法反饋負反應性。

7、按住控制棒界面左上角的按鈕可以看到下一個需要拔出或者插入的控制棒。（避免查表）

分享：https://pan.baidu.com/s/13pAPQhxrPZ6u-v6QEeQvjQ?pwd=757o

七、參考資料

[1] Acme Nuclear Services. Boiling Water Reactor Simulation[EB/OL]. (2018)[2023-08-13]. https://acmenuclearservices.com/.