科普 | 临界，了解一下
上回我们讲了装料，
然而燃料棒在堆芯里排列整齐后，
不会自己发热。
那并网发电前，
堆芯还要经历些什么呢？
临界，了解一下
所谓临界，就是把反应堆从次临界状态引入到临界状态，达到自持链式裂变反应的过程。如果把三代核电AP1000机组比作一辆车，首次临界就是把汽车发动，进入怠速运行状态，这时只要再松点刹车踩点油门（例如提控制棒），就可以跑起来了（提升功率）！
同样意义非凡
临界标志着机组的整体系统、设备的调试基本完成，机组进入到有最低限度有核功率的稳定运行状态。接下来，在完成一系列低功率试验后，机组将进行首次汽轮机的带核冲转与并网工作。
咳咳！科普又开始了！
用中子轰击U235原子核，会发生核裂变，释放2~3个新的中子。新的中子主要有几个去向。一个是与其他U235发生下一代裂变反应，继续产生新的中子。另一个是被堆芯里的控制棒、硼水等材料吸收。此外，中子还可能逃逸到堆芯外部，被外部结构材料吸收。所以，同一时间反应堆内有新的中子产生也有老的中子消失。
简单说来，就整个反应堆内的中子数进行统计：
如果
中子的产生率>中子的消失率
堆芯就处于超临界状态
反应速率加快，这时可能需要操纵员介入干预反应速率。
超临界
通过调整堆芯里控制棒和硼水的状态，可以使得
中子的产生率=中子的消失率
堆芯内中子数保持稳定，实现自持链式反应，也就是达到临界状态。
临界
首次装料完毕后，所有控制棒处于全部插入堆芯的位置，一回路冷却剂中含有较高硼浓度，中子几乎都被吸收。
这时
中子的产生率<中子的消失率
堆芯处于次临界状态，而且是深度次临界。
次临界
呐，首次装料的电厂就像一辆装满油的新车，而首次临界就是让车进入怠速运行。为啥不直接上70迈呢？那是并网发电的时速！临界还没到那一步。
要把堆芯从次临界状态达到临界，就需要逐步把控制棒提出堆芯，对一回路冷却剂进行硼稀释，两种方式都会增加堆芯里发生反应的中子数量。为实现临界，可以采用先提棒后稀释的做法，这里每一步都有严格的规程，下面老司机就手把手教怎么临界。
1起步前的安全检查
——首先要进行一系列的次临界试验，确认临界操作的初始条件，避免出现不安全的因素。
松刹车
——将指定的控制棒提到要求的棒位。
踩油门
——缓缓稀释一回路硼浓度。
当观察到车辆在缓慢移动时，松开油门。
——通过反应性仪观察到持续的正反应性时，意味着堆芯已经进入临界状态（实际上已经越过临界点，略微超临界，以提升堆芯中子注量率水平），就停止硼稀释。
临界只是让车进入怠速运行，所以还要把脚放回刹车上。
——适当插入一组控制棒，维持堆芯处于稳定的临界状态，宣布临界。
1
一个是，堆芯逼近临界的检测方法。堆芯逼近临界的程度不能直接测量、观察到。为了对提棒、稀释向临界过度的过程进行监测，防止堆芯意外、过快达到临界甚至超过临界，确保堆芯安全，AP1000机组采用倒数计数率方法（ICRR）进行临界外推和堆芯监测。操纵员利用临界过程中已经得到的计数率，预测之后堆芯临界条件，来判断接下来该提多少步控制棒或者稀释多少体积的清水。这样就能实现精准控制堆芯的临界状态了。
2
另一个是中子源的真实作用。这是一个经典、广为流传的误区，临界一开始需要初级中子源来“点火”？实际上，提出控制棒，稀释硼水后，利用燃料棒自发裂变就可以使得堆芯临界。初级中子源只是为了方便探测器观测到足够强的信号，进行计数罢了，并非核反应的“火种”。
编 辑 | 陆天庭
支 持 | 杨庆湘、叶青、董琪
堆芯设计所团支部、王明路
顾 问 | 王煦嘉