核电厂弹棒事故不确定性分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核电厂系统模拟仿真和安全分析技术领域，更具体地涉及一种核电厂 弹棒事故不确定性分析方法。
【背景技术】
[0002] 弹棒事故（REA)定义为由于位于压力容器顶端的棒束控制组件（RCCA)驱动机构 耐压壳体机械损坏引起的。RCCA组件在冷却剂高压作用下从反应堆芯中弹出。弹棒事故 (REA)发生后，正反应性的快速引入将导致堆芯功率快速增长，堆芯功率分布不平衡，可能 导致局部燃料棒破损和燃料熔化。弹棒事故初期，燃料温度上升引起的多普勒负反馈效应 会抑制堆芯核功率的激增。随后，通过反应堆紧急停堆完成对瞬态的控制，高中子注量率信 号（低整定值和高整定值）或中子注量率正变化率高信号会触发紧急停堆保护系统动作， 驱动控制棒下落。超温ΔT和超功率ΛT信号起到次级保护作用。
[0003] 上述RCCA弹出事故属于RCC-P工况IV类事件，即极限事故，该事故后果应满足下 列验收准则：（1)热点处燃料芯块平均焓值低于限值（对于没有被辐照过的燃料必须低于 942J/g，对于辐照过的燃料必须低于837J/g) ;(2)热点处燃料熔化的份额必须限制在燃料 体积的10%以内；（3)热点处的包壳平均温度必须低于防止包壳脆化的安全限值（在包壳 未被氧化或轻微氧化时该值取1482°C ); (4)发生DNB的燃料棒占堆芯全部燃料棒的份额 必须低于10% ; (5)冷却剂压力峰值必须低于使应力超过事故工况应力限值的压力值。此 外，对于高燃耗组件（平均燃耗高于或者等于某一定值的组件，例如在宁德18个月换料专 项中，高燃耗组件定义为平均燃耗高于或等于47000MWd/tU的组件），上述保守的安全准则 (1)至（5)都必须满足。此外，根据实验，还需满足下列准则：(6)安全准则：确保燃料没有 散布到反应堆冷却剂中，该准则要求燃料平均焓值的变化小于239J/g; (7)实验准则：必须 满足确定上述焓值的实验条件；(8)燃料包壳温度必须保持低于700°C ; (9)核功率脉冲宽 度必须大于30ms。
[0004] 目前，常用的弹棒事故分析方法为保守的方法，如法国阿海珐公司和美国西屋公 司采用的保守的弹棒事故分析方法。具体的，阿海珐对CPR1000核电厂的分析中引入了很 多保守的假设条件、电厂参数和运行参数，如初始功率、一回路温度、压力考虑不确定性；考 虑最保守的弹棒时间，控制棒在〇. Is内弹出堆芯；不考虑控制系统的缓解作用；考虑地震 情况下（SSE)的最大落棒时间，保守假设紧急停堆的延迟时间；包络的燃料循环和燃耗；考 虑最恶劣的氙分布，氙分布向堆芯下部倾斜，从而使轴向功率分布向堆芯上部倾斜，通常这 样的假设使弹出棒的价值最大；极限棒位组合；假设最小的有效缓发中子份额；多普勒温 度系数：取最小包络值（绝对值）；慢化剂温度系数：取最小包络值（绝对值）；燃料-包壳 间隙传热系数：最大（最小）值用于芯块（包壳）温度计算。而西屋对于AP1000核电厂的分 析中，也引入了很多保守的假设条件、电厂参数和运行参数，如考虑控制棒插入极限，计算 最不利的弹棒后果；包络的循环和燃耗；考虑功率峰值惩罚和不利氙分布的影响；初始功 率考虑不确定性；保守的慢化剂温度系数；缓发中子份额取整个寿期中的最小值；多普勒 功率亏损取寿期初（BOL)和寿期末（EOL)时最小的多普勒功率亏损；弹棒时间为0. ls，相 对最大插入深度和最大压差下预期〇. 15s的弹出时间是保守的；中子注量率高停堆保护： 热态满功率工况（HFP)下取高定值118% (在核电厂现场设定值109%的基础上考虑9%的 不确定性），热态零功率工况（HZP)下取低定值35 % (在核电厂现场设定值25 %的基础上 考虑10%的不确定性），停堆信号延迟0. 9s ;不考虑控制系统的缓解作用；多普勒反馈权重 因子（DWF)由弹棒后的功率分布计算得到；停堆棒下落时间2. 7s ;停堆反应性的保守值为： HFP4% Ak/k;HZP 2% Ak/k，其中已考虑一束棒卡在堆外（HZP下不包括弹出棒的所有棒 价值最大者，通常在紧靠弹出棒位置）和一束棒弹出的保守假设；气隙热传导系数，DNB计 算时用高值56782. 6W/m2 · °C (1000BTU/hr · ft2 · ° F)使热流达到最大，对于热点计算，采 用较小值2839. 13W/m2 · °C (500BTU/hr · ft2 · ° F)使热点温度最高，以保证输出参数的保 守性。
[0005] 然而，由于分析时引入了较多保守的假设条件、电厂参数和运行参数，故上述阿海 珐公司和西屋公司计算分析得到的结果（如燃料芯块平均焓值、燃料熔化的份额、包壳平 均温度、发生DNB (偏离泡核沸腾）的燃料棒份额、冷却剂压力峰值等）具有明显的保守性， 这样的输出参数值较为偏离现实，不能反映最真实的输出参数值；同时，上述传统方法对这 些保守假设和数据同时进行叠加考虑，使得计算结果更趋于安全限值，输出参数值相对验 收准则值的裕量非常小。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种核电厂弹棒事故不确定性分析方法，以量化弹棒事故 输出参数的不确定性、提升弹棒事故的裕量、使计算结果更为真实。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种核电厂弹棒事故不确定性分析方法，包括：
[0008] (1)设置弹棒事故的输出参数；
[0009] (2)设置多个输入参数并获取所述输入参数的期望值和不确定性；
[0010] (3)针对所述输入参数和所述输出参数进行多次弹棒事故计算，并根据计算结果 获取各所述输入参数对所述输出参数的敏感性因子；
[0011] (4)根据所述输入参数的期望值、不确定性以及各所述敏感性因子计算所述输出 参数在95%置信水平下95%概率的输出值。
[0012] 与现有技术相比，本发明核电厂弹棒事故不确定性分析方法首先获取各个输入参 数的期望值和不确定性，然后针对输入参数和输出参数进行多次弹棒事故计算，并根据计 算结果获取各个输入参数对输出参数的敏感性因子，最后根据各输入参数的期望值、不确 定性以及敏感性因子计算输出参数在95%置信水平下95%概率的输出值，而对各个输入 参数考虑不确定性，相比采用保守的输入参数，得到的输出值更为真实可靠；同时，通过敏 感性因子来表示各个输入参数对输出参数的影响程度，并在敏感性因子的基础上统计计算 输出参数，使输出值更加合理、现实，不会过于趋于安全限值，具有更大裕量。
[0013] 较佳地，所述输出参数为热点处燃料芯块平均焓值、热点处包壳平均温度、发生 DNB的燃料棒占堆芯全部燃料棒的份额、热点处燃料熔化份额、高燃耗组件燃料芯块焓升、 冷却剂压力峰值或核功率脉冲宽度。
[0014] 较佳地，所述输入参