本發(fā)明涉及高溫氣冷堆堆芯物理領(lǐng)域，具體涉及一種高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、球床式高溫氣冷堆采用不停堆換料模式，且具有較大的負(fù)溫度負(fù)反饋以及特有的反應(yīng)性控制方式，相應(yīng)地其反應(yīng)性相關(guān)影響因素與壓水堆差異較大，包含了換料引入的反應(yīng)性、功率運(yùn)行消耗的反應(yīng)性、棒位變化引入的反應(yīng)性、堆芯溫度變化引入的反應(yīng)性、xe毒等毒物變化引入的反應(yīng)性，穩(wěn)態(tài)堆芯下，可以忽略xe毒及sm毒等毒物變化對(duì)反應(yīng)性的影響。

2、高溫氣冷堆從裝料開始到平衡堆芯的過渡過程，堆芯狀態(tài)在持續(xù)發(fā)生變化，會(huì)經(jīng)歷由一定比例低富集度燃料元件和石墨球組成的狀態(tài)，隨后用低富集度燃料元件按照一定比例逐步置換石墨球，直至堆芯全部由低富集度燃料元件組成，隨后進(jìn)一步用高富集度燃料元件按照一定比例逐步置換低富集度燃料元件，直至堆芯全部由高富集度燃料元件組成，即達(dá)到平衡堆芯狀態(tài)。

3、高溫氣冷堆不同堆芯換料狀態(tài)、運(yùn)行功率水平、堆芯溫度均會(huì)對(duì)燃料單球價(jià)值、功率運(yùn)行消耗反應(yīng)性、溫度系數(shù)、毒物價(jià)值等反應(yīng)性相關(guān)參數(shù)造成影響。因此，在高溫氣冷堆運(yùn)行過程中，為避免上述參數(shù)偏差過大，對(duì)反應(yīng)性計(jì)算造成影響，有必要在條件具備的情況下，結(jié)合堆芯狀態(tài)及運(yùn)行情況，通過反應(yīng)性平衡關(guān)系對(duì)堆芯反應(yīng)性相關(guān)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，目前缺少高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估的方法不能對(duì)堆芯反應(yīng)性相關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估方法、裝置及設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)缺少高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估的方法，不能對(duì)反應(yīng)性相關(guān)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估導(dǎo)致堆芯反應(yīng)性計(jì)算有偏差的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估方法，所述方法包括：

3、通過待評(píng)估高溫氣冷堆堆芯的控制棒價(jià)值，建立換料、功率運(yùn)行、棒位變化、堆芯溫度、毒物變化五個(gè)變量之間的反應(yīng)性平衡關(guān)系；

4、在穩(wěn)態(tài)條件下，控制換料暫停及維持堆芯溫度不變，基于控制棒價(jià)值及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間得到功率運(yùn)行的燃耗反應(yīng)性；

5、在穩(wěn)態(tài)條件下，控制保持控制棒棒位不變及堆芯溫度不變，基于燃耗反應(yīng)性及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到換料引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的換料量得到燃料元件的單球反應(yīng)性；

6、在穩(wěn)態(tài)條件下，控制保持控制棒棒位、換料暫停不變及功率運(yùn)行穩(wěn)定，基于燃耗反應(yīng)性及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到對(duì)堆芯溫度變化引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的堆芯溫度變化量得到反應(yīng)堆的溫度系數(shù)；

7、在非穩(wěn)態(tài)條件下，基于所述控制棒價(jià)值、燃耗反應(yīng)性、單球反應(yīng)性以及溫度系數(shù)得到不同時(shí)間點(diǎn)的棒位變化引入的反應(yīng)性、功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性、換料引入的反應(yīng)性溫度變化引入的反應(yīng)性，結(jié)合所述反應(yīng)性平衡關(guān)系得到毒物變化引入的反應(yīng)性的動(dòng)態(tài)變化情況。

8、本實(shí)施例提供的高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估方法，通過分析高溫氣冷堆反應(yīng)性相關(guān)影響因素，在已知控制棒價(jià)值的情況下建立影響因素對(duì)應(yīng)的多個(gè)變量之間的反應(yīng)性平衡關(guān)系，可以在穩(wěn)態(tài)條件下評(píng)估功率運(yùn)行的燃耗反應(yīng)性、燃料元件的單球反應(yīng)性、反應(yīng)堆的溫度系數(shù)，以及在非穩(wěn)態(tài)條件下評(píng)估毒物的反應(yīng)性動(dòng)態(tài)變化情況。通過反應(yīng)性平衡關(guān)系對(duì)各種運(yùn)行工況下的堆芯反應(yīng)性進(jìn)行評(píng)估，以滿足不同堆芯狀態(tài)及運(yùn)行情況下對(duì)反應(yīng)計(jì)算的需求。

9、在一種可選的實(shí)施方式中，反應(yīng)性平衡關(guān)系為：

10、ρ棒位+ρ換料+ρ燃耗+ρ溫度+ρ毒物＝0????????????(1)

11、其中：

12、ρ棒位表示棒位變化引入的反應(yīng)性，控制棒上提引入正反應(yīng)性(+)，控制棒下插引入負(fù)反應(yīng)性(-)；

13、ρ換料表示換料引入的反應(yīng)性，換料引入正反應(yīng)性(+)；

14、ρ燃耗表示功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性，功率運(yùn)行引入負(fù)反應(yīng)性(-)；

15、ρ溫度表示堆芯溫度變化引入的反應(yīng)性，高溫氣冷堆溫度系數(shù)為負(fù)，堆芯溫度下降引入正反應(yīng)性(+)，堆芯溫度上升引入負(fù)反應(yīng)性(-)；

16、ρ毒物表示堆芯毒物變化引入的反應(yīng)性，在穩(wěn)態(tài)條件下毒物變化對(duì)反應(yīng)性的影響為0，在非穩(wěn)態(tài)條件下引入反應(yīng)性情況與運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。

17、本發(fā)明實(shí)施例在已知控制棒價(jià)值的情況下，通過高溫氣冷堆反應(yīng)性相關(guān)影響因素相應(yīng)的變量之間的反應(yīng)性平衡關(guān)系，進(jìn)而可得到毒物的反應(yīng)性變化情況。

18、在一種可選的實(shí)施方式中，在穩(wěn)態(tài)條件下，控制換料暫停及維持堆芯溫度不變，基于控制棒價(jià)值及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間得到功率運(yùn)行的燃耗反應(yīng)性，包括：

19、獲取待評(píng)估的反應(yīng)堆在預(yù)設(shè)功率平臺(tái)達(dá)到穩(wěn)定的功率水平；

20、控制換料暫停以及維持堆芯溫度不變，并維持穩(wěn)定運(yùn)行及記錄穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間；

21、獲取穩(wěn)定運(yùn)行開始和結(jié)束的控制棒棒位，結(jié)合控制棒價(jià)值得到棒位變化引入的反應(yīng)性ρ棒位，并基于控制棒位變化引入的反應(yīng)性與在所述穩(wěn)定的功率水平下運(yùn)行消耗的反應(yīng)性平衡，并根據(jù)此時(shí)的反應(yīng)性平衡關(guān)系得到功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性；

22、根據(jù)功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性和穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間得到功率運(yùn)行的燃耗反應(yīng)性。

23、本發(fā)明實(shí)施例基于建立好的反應(yīng)性平衡關(guān)系，在反應(yīng)性評(píng)估的過程中，由于功率運(yùn)行消耗的反應(yīng)性與時(shí)間相關(guān)，是評(píng)估其他參數(shù)的基礎(chǔ)，因此需要首先對(duì)功率運(yùn)行消耗的反應(yīng)性進(jìn)行評(píng)估。通過某一穩(wěn)定功率平臺(tái)，在換料暫停的情況下，通過提棒維持堆芯溫度不變，則棒位變化引入的反應(yīng)性與該功率水平下運(yùn)行消耗的反應(yīng)性平衡。在已知控制棒價(jià)值情況下得到該功率水平下運(yùn)行所消耗的反應(yīng)性，進(jìn)而得到功率運(yùn)行的燃耗反應(yīng)性。

24、在一種可選的實(shí)施方式中，所述在穩(wěn)態(tài)條件下，控制保持控制棒棒位不變及堆芯溫度不變，基于燃耗反應(yīng)性及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到換料引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的換料量得到燃料元件的單球反應(yīng)性，包括：

25、控制反應(yīng)堆在預(yù)設(shè)功率平臺(tái)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；

26、控制調(diào)整換料速度維持堆芯溫度穩(wěn)定并保持控制棒棒位不變；

27、記錄穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間，通過穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間以及燃耗反應(yīng)性得到功率運(yùn)行消耗的反應(yīng)性ρ燃耗；

28、根據(jù)反應(yīng)性平衡關(guān)系得到換料引入的反應(yīng)性ρ換料，并結(jié)合穩(wěn)定運(yùn)行期間的換料量得到燃料元件的單球反應(yīng)性。

29、本發(fā)明實(shí)施例通過某一穩(wěn)定功率平臺(tái)，保持控制棒棒位不變，通過調(diào)整換料速度維持堆芯溫度不變，則功率運(yùn)行消耗的反應(yīng)性與換料引入的反應(yīng)性平衡。在已知燃耗反應(yīng)性的情況下得到換料所引入的反應(yīng)性，進(jìn)而得到燃料元件的單球反應(yīng)性。

30、在一種可選的實(shí)施方式中，在穩(wěn)態(tài)條件下，控制保持控制棒棒位不變、換料暫停及功率運(yùn)行穩(wěn)定，基于燃耗反應(yīng)性及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到對(duì)堆芯溫度變化引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的堆芯溫度變化量得到反應(yīng)堆的溫度系數(shù)，包括：

31、控制反應(yīng)堆在預(yù)設(shè)功率平臺(tái)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；

32、控制維持控制棒棒位不變以及換料暫停，并控制調(diào)整一回路流量使反應(yīng)堆功率維持穩(wěn)定；

33、記錄穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間，通過穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間以及燃耗反應(yīng)性得到ρ燃耗；

34、記錄穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間開始與結(jié)束時(shí)的堆芯溫度，得到堆芯溫度變化量；

35、根據(jù)反應(yīng)性平衡關(guān)系得到溫度降低引入的反應(yīng)性ρ溫度，結(jié)合穩(wěn)定運(yùn)行期間的堆芯溫度變化量得到反應(yīng)堆溫度系數(shù)。

36、本發(fā)明實(shí)施例通過某一穩(wěn)定功率平臺(tái)，保持控制棒棒位不變，在換料暫停的情況下，堆芯溫度會(huì)相應(yīng)降低，通過調(diào)整一回路流量使功率維持穩(wěn)定，則功率運(yùn)行消耗的反應(yīng)性與堆芯溫度降低引入的反應(yīng)性平衡。在已知燃耗反應(yīng)性的情況下，則可得到堆芯溫度降低引入的反應(yīng)性，進(jìn)而得到反應(yīng)堆的溫度系數(shù)。

37、在一種可選的實(shí)施方式中，在非穩(wěn)態(tài)條件下，基于所述控制棒價(jià)值、燃耗反應(yīng)性、單球反應(yīng)性以及溫度系數(shù)得到不同時(shí)間點(diǎn)的棒位變化引入的反應(yīng)性、功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性、換料引入的反應(yīng)性溫度變化引入的反應(yīng)性，結(jié)合所述反應(yīng)性平衡關(guān)系得到毒物變化引入的反應(yīng)性的動(dòng)態(tài)變化情況，包括：

38、控制反應(yīng)堆功率從初始功率調(diào)整至目標(biāo)功率；

39、達(dá)到目標(biāo)功率后維持換料速度，使換料引入的反應(yīng)性與功率運(yùn)行消耗的反應(yīng)性平衡；

40、持續(xù)運(yùn)行直至反應(yīng)堆功率、溫度、棒位和換料均達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并在其過程中基于預(yù)設(shè)間隔時(shí)間獲取棒位、功率、換料量和堆芯溫度；

41、基于控制棒價(jià)值、燃耗反應(yīng)性、燃料元件單球反應(yīng)性、反應(yīng)堆溫度系數(shù)，進(jìn)而得到各自變化引入的反應(yīng)性；

42、基于反應(yīng)性平衡關(guān)系得到不同時(shí)間點(diǎn)的堆芯毒物變化引入的反應(yīng)性，進(jìn)而得到堆芯毒物變化引入的反應(yīng)性隨時(shí)間的變化關(guān)系。

43、由于毒物變化引入的反應(yīng)性與功率水平變化有關(guān)，功率變化會(huì)對(duì)堆芯溫度、棒位、積分功率造成影響，因此需要最后對(duì)毒物變化引入的反應(yīng)性進(jìn)行評(píng)估。已知控制棒價(jià)值、燃耗反應(yīng)性、單球反應(yīng)性以及溫度系數(shù)，在非穩(wěn)態(tài)情況下，通過建立以上四個(gè)參數(shù)及毒物反應(yīng)性的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，從而得到毒物的反應(yīng)性的動(dòng)態(tài)變化情況。

44、第二方面，本發(fā)明提供了一種高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估裝置，所述裝置包括：

45、反應(yīng)性平衡關(guān)系建立模塊，用于通過待評(píng)估高溫氣冷堆堆芯的控制棒價(jià)值，建立換料、功率運(yùn)行、棒位變化、堆芯溫度、毒物變化五個(gè)變量之間的反應(yīng)性平衡關(guān)系；

46、功率運(yùn)行消耗反應(yīng)性評(píng)估模塊，用于在穩(wěn)態(tài)條件下，控制換料暫停及維持堆芯溫度不變，基于控制棒價(jià)值及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間得到功率運(yùn)行的燃耗反應(yīng)性；

47、換料引入反應(yīng)性評(píng)估模塊，用于在穩(wěn)態(tài)條件下，控制保持控制棒棒位不變及堆芯溫度不變，基于燃耗反應(yīng)性及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到換料引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的換料量得到燃料元件的單球反應(yīng)性；

48、溫度變化引入反應(yīng)性評(píng)估模塊，用于在穩(wěn)態(tài)條件下，控制保持控制棒棒位不變、換料暫停及功率運(yùn)行穩(wěn)定，基于燃耗反應(yīng)性及反應(yīng)性平衡關(guān)系得到對(duì)堆芯溫度變化引入的反應(yīng)性，并結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的堆芯溫度變化量得到反應(yīng)堆的溫度系數(shù)；

49、毒物反應(yīng)性動(dòng)態(tài)評(píng)估模塊，用于基于所述控制棒價(jià)值、燃耗反應(yīng)性、單球反應(yīng)性以及溫度系數(shù)得到不同時(shí)間點(diǎn)的棒位變化引入的反應(yīng)性、功率運(yùn)行引入的反應(yīng)性、換料引入的反應(yīng)性溫度變化引入的反應(yīng)性，結(jié)合所述反應(yīng)性平衡關(guān)系得到毒物變化引入的反應(yīng)性的動(dòng)態(tài)變化情況。

50、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器和處理器之間互相通信連接，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，處理器通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估方法。

51、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估方法。

52、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的高溫氣冷堆堆芯反應(yīng)性平衡評(píng)估方法。