操作反應堆堆芯功率的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】操作反應堆堆芯功率的方法及系統(tǒng)
[0001]本申請是于2013年11月19日向中國知識產(chǎn)權局提交的名稱為“監(jiān)測反應堆堆芯功率的方法及系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請201310585680.3的分案申請。
技術領域
[0002]本申請涉及反應堆監(jiān)測領域，特別涉及一種反應堆堆芯功率監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]上世紀80年代，反應堆堆芯功率監(jiān)測技術已經(jīng)得到國際上的重視，截止目前，各大核電開發(fā)商已發(fā)展出幾套反應堆在線監(jiān)測系統(tǒng)，如美國西屋公司開發(fā)的BEACON、法國阿?，m公司的MAGLAN、美國Studisvik公司的GARDEL、西門子公司的P0WERPLEX、俄羅斯的SC0RPIP0 等。
[0004]目前所開發(fā)的幾大反應堆在線監(jiān)測系統(tǒng)，在方法上大多采用各公司的通量圖測繪方法。例如，西屋公司通量圖的測繪采用樣條函數(shù)擬合方法，而BEACON使用的就是樣條函數(shù)擬合法；阿?，m公司通量圖測繪采用的是探測器校正方法，MAGLAN采用的也是探測器校正方法。目前來看，在壓水堆和沸水堆中應用最廣的兩種反應堆堆芯功率監(jiān)測方法為樣條函數(shù)擬合法和中子探測器校正法。同時，加拿大的AECL公司在重水堆上發(fā)展了諧波展開法，用于反應堆的在線監(jiān)測。與此同時，中國的清華大學開展了在高溫氣冷堆上應用諧波展開法的研究，西安交通大學開展了壓水堆中應用諧波展開法進行反應堆堆芯功率在線監(jiān)測方面的研究。
[0005]總結(jié)現(xiàn)有的幾種反應堆堆芯功率監(jiān)測方法，樣條函數(shù)擬合法和探測器校正法依賴于堆芯模擬計算的精度，在模擬計算精度較高的情況下，利用樣條函數(shù)或探測器校正，盡量消除模擬誤差，以達到可接受的監(jiān)測精度。然而，一旦模擬計算出現(xiàn)較大偏差，則無法證明該方法的監(jiān)測結(jié)果是可信的。諧波展開法中，由于諧波具有理論上的完備性，適合展開堆芯功率分布，從而能夠整體上保證監(jiān)測的精度，然而受限于有限的可用信息，其展開階數(shù)不可能無限大，因此無法保證局部的監(jiān)測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種監(jiān)測反應堆堆芯功率的方法，能夠為堆芯控制操作提供參考，提尚反應堆的安全性。
[0007]在本發(fā)明的一個方面，提出了一種監(jiān)測反應堆堆芯功率的方法，包括步驟:采集運行中反應堆的當前狀態(tài)信息；基于采集的反應堆當前狀態(tài)信息建立反應堆堆芯的三維擴散計算模型，并進而計算反應堆的穩(wěn)態(tài)堆芯三維中子擴散方程的諧波；利用計算的諧波和設置在堆芯中的中子探測器的讀數(shù)來擬合堆芯的功率分布。
[0008]優(yōu)選地，利用計算的諧波和設置在堆芯中的中子探測器的讀數(shù)來擬合堆芯的功率分布的步驟包括:
[0009]用所計算的諧波線性展開堆芯的功率分布，結(jié)合中子探測器所處位置的裂變反應率，利用最小二乘法求解展開系數(shù)，來得到擬合的堆芯功率分布。
[0010]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:對于沒有布置中子探測器的區(qū)域，根據(jù)該區(qū)域周圍的中子探測器讀數(shù)及中子探測器的空間響應函數(shù)，計算該區(qū)域功率計算值的修正參數(shù)，修正得到該區(qū)域功率的監(jiān)測值。
[0011]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:以擬合的堆芯功率分布為基礎，結(jié)合采集的堆芯內(nèi)中子探測器的讀數(shù)，對擬合的堆芯功率進行校正，得到堆芯功率分布的監(jiān)測值。
[0012]優(yōu)選地，所述的方法還包括步驟:更新反應堆的狀態(tài)信息；基于更新的狀態(tài)信息來更新三維堆芯計算模型，并相應地計算當前的堆芯功率分布，來更新諧波。
[0013]優(yōu)選地，根據(jù)更新過的三維堆芯模型來計算當前狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)堆芯三維中子擴散方程的第一階諧波。
[0014]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:給中子擴散方程的泄漏項引入一個曲率變量；將電廠通量測繪時獲得的堆芯測量通量分布作為已知條件，計算所述曲率變量的值，來校正三維堆芯模型。
[0015]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:比較中子探測器讀數(shù)的計算值與測量值之間的差異；如果所計算的差異超出允許的范圍，則確定該中子探測器失效。
[0016]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:比較中子探測器讀數(shù)的計算值與測量值之間的差異；如果所計算的差異超出允許的范圍，則將中子探測器相對偏差的絕對值進行排序，選擇相對偏差最大的中子探測器作為準失效探測器；
[0017]去掉準失效探測器的信息，重新計算中子探測器讀數(shù)的計算值與測量值之間的差升；
[0018]如果重新計算的差異仍舊在運行偏差范圍之內(nèi)，則確認準失效探測器失效。
[0019]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:比較多個中子探測器的計算值與測量值；當多個中子探測器的計算值與測量值偏離了預定范圍，則認為反應堆異常；在判斷出現(xiàn)異常的情況下，按照異常情況發(fā)生的概率值從異常情況數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，作為諧波的組成部分；重新對反應堆堆芯的功率分布進行擬合。
[0020]在本發(fā)明的另一方面，提出了一種監(jiān)測反應堆堆芯功率的系統(tǒng)，包括:采集運行中反應堆的當前狀態(tài)信息的裝置；基于采集的反應堆當前狀態(tài)信息建立反應堆堆芯的三維擴散計算模型，并進而計算反應堆的穩(wěn)態(tài)堆芯三維中子擴散方程的諧波的裝置；利用計算的諧波和設置在堆芯中的中子探測器的讀數(shù)來擬合堆芯的功率分布的裝置。
[0021]在本發(fā)明的再一方面，提出了一種操作反應堆的方法，包括步驟:接收操作員輸入的預操作指令，所述預操作指令包括針對反應堆堆芯的預操作量；基于所述預操作量建立反應堆堆芯的三維擴散計算模型，并進而計算反應堆的堆芯功率分布；在所計算的堆芯功率分布滿足預定條件的情況下指示操作員執(zhí)行與所述預操作量相對應的操作指令。
[0022]優(yōu)選地，所述的方法還包括步驟:在所計算的堆芯功率分布不滿足預定條件的情況下計算預操作量的推薦值；指示操作員執(zhí)行與推薦操作量相對應的操作指令。
[0023]在本發(fā)明的又一方面，提出了一種操作反應堆的系統(tǒng)，包括:接收操作員輸入的預操作指令的裝置，所述預操作指令包括針對反應堆堆芯的預操作量；基于所述預操作量建立反應堆堆芯的三維擴散計算模型，并進而計算反應堆的堆芯功率分布的裝置；在所計算的堆芯功率分布滿足預定條件的情況下指示操作員執(zhí)行與所述預操作量相對應的操作指令的裝置。
[0024]在本發(fā)明的又一方面，提出了一種反應堆的異常監(jiān)測方法，包括步驟:采集運行中反應堆的當前狀態(tài)信息；基于采集的反應堆當前狀態(tài)信息建立反應堆堆芯的三維擴散計算模型，并進而計算反應堆的穩(wěn)態(tài)堆芯三維中子擴散方程的諧波；基于所述諧波確定多個中子探測器的計算值；比較多個中子探測器的計算值與測量值；當多個中子探測器的計算值與測量值偏離了預定范圍，則認為反應堆異常；在判斷出現(xiàn)異常的情況下，按照異常情況發(fā)生的概率值從異常情況數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，作為諧波的組成部分；重新對反應堆堆芯的功率分布進行擬合，得到異常情況下的反應堆堆芯功率分布。
[0025]優(yōu)選地，通過在每一循環(huán)裝料前，模擬各類異常情況，并且給出異常情況下的功率分布來形成反應堆異常情況數(shù)據(jù)庫。
[0026]優(yōu)選地，利用計算的諧波和設置在堆芯中的中子探測器的讀數(shù)來擬合堆芯的功率分布的步驟包括:用所計算的諧波線性展開堆芯的功率分布，結(jié)合中子探測器所處位置的裂變反應率，利用最小二乘法求解展開系數(shù)，來得到擬合的堆芯功率分布。
[0027]在本發(fā)明的又一方面，提出了一種反應堆的異常監(jiān)測系統(tǒng)，包括:采集運行中反應堆的當前狀態(tài)信息的裝置；基于采集的反應堆當前狀態(tài)信息建立反應堆堆芯的三維擴散計算模型，并進而計算反應堆的穩(wěn)態(tài)堆芯三維中子擴散方程的諧波的裝置；基于所述諧波確定多個中子探測器的計算值的裝置；比較多個中子探測器的計算值與測量值的裝置；當多個中子探測器的計算值與測量值偏離了預定范圍，則認為反應堆異常的裝置；在判斷出現(xiàn)異常的情況下，按照異常情況發(fā)生的概率值從異常情況數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，作為諧波的組成部分的裝置；
[0028]重新對反應堆堆芯的功率分布進行擬合，得到異常情況下的反應堆堆芯功率分布的裝置。
[0029]根據(jù)上述方案，采用諧波展開法對堆芯功率分布進行擬合，繼而采用中子探測器校正法對擬合的功率分布進行校正，不但保證了整體的功率監(jiān)測精度，而且保證了局部的功率監(jiān)測精度。
【附圖說明】
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