一种零功率物理试验等温温度系数测量值修正方法与流程

本发明属于核反应堆物理技术领域，具体涉及一种零功率物理试验等温温度系数测量值控制棒棒位-临界硼浓度修正方法，利用该方法可以有效地减小等温温度系数测量中的修正误差。

背景技术：

压水堆核电站要求，反应堆在各种功率水平下运行时，慢化剂温度系数必须为负值或零，使反应堆具有负反馈特性。零功率物理试验期间，要求进行慢化剂温度系数的测量和验证，但是由于测量上的困难，慢化剂温度系数不是直接测量得到，而是通过测量等温温度系数间接得到。等温温度系数定义为慢化剂、燃料包壳以及燃料芯块的温度单位变化所引起的反应性变化，定义式如下：

α_iso＝Δρ/ΔT (1)

其中，△ρ是由于温度变化引起的反应性变化量，单位pcm；△T是温度变化量，单位℃。

反应堆处于热态零功率时，一二回路处于热平衡状态，为了测量等温温度系数，通过调节大气释放阀开度来控制蒸汽排放量，使得慢化剂温度呈线性变化。反应性的变化通过反应性仪测量、记录仪记录，绘制反应性和慢化剂温度变化的曲线，曲线斜率(Δρ/ΔT)就是等温温度系数。

为最大限度地减小试验误差，将试验分成对称的几部分，包括四个过程，分别为冷却降温、加热升温、冷却降温、加热升温四个过程，使冷却剂平均温度在参考温度(Reference Temperature)Tref±1℃的范围变化，如图1所示。每个过程可得到一个等温温度系数测量值，由于每个测量过程的控制棒棒位、冷却剂平均温度、临界硼浓度与理论状态有偏差，需要进行修正。经过修正后得到测量修正值，最后对4个测量修正值取平均得到平均值。

试验时的堆芯状态与设计给出的标准状态有一定的偏离，为了与设计状态下的理论值进行比较，需要对每个测量值用理论修正公式进行修正。传统的修正方法为两维核设计计算的结果，对控制棒棒位和临界硼浓度进行简单线性插值计算，与堆芯实际运行不符合，尤其是控制棒的插入对等温温度系数的影响实际上是非线性的，因此此修正带来的误差极大。修正引入的误差，不仅包括线性插值计算方法的误差，还包括程序计算模型与堆芯实际运行的误差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种更加精确的修正方法进一步减小等温温度系数测量中的修正误差，通过使用这种方法得到更加准确的等温温度系数。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种零功率物理试验等温温度系数测量值修正方法，修正采用线性插值，在临界状态下，硼浓度和控制棒棒位相互影响，对控制棒棒位的修正包含相应棒位下临界硼浓度的修正，用三维程序直接计算控制棒在不同位置及临界硼浓度下的等温温度系数计算值，从而包含控制棒位和硼浓度的偏差修正；包括以下步骤：

步骤一：使用三维程序计算得到控制棒棒位-临界硼浓度对等温温度系数的综合修正量

采用三维计算以避免堆芯曲率变化对修正量的影响；

根据堆芯中不同控制棒棒位的临界硼浓度与计算的等温温度系数ISO以及棒组不同位置时，对应的临界硼浓度下的等温温度系数ITC计算值及修正量；

实际修正时，假设控制棒位在A时，实测临界硼浓度为Xt，计算值为Xc，控制棒位在B时，实测硼浓度Yt，计算值为Yc，设定不同控制棒位时，相同的临界硼浓度差，其修正值相等，从而得出下关系：(Xt-Yt)＝(Xc-Yc)；

步骤二：采用插值方法得到温度对等温温度系数测量值的修正量

在具体的零功率物理实验中，对温度的修正不用与棒位及硼浓度的修正耦合，进行单独修正；

步骤三：结合步骤一和步骤二，综合堆芯温度与控制棒棒位-临界硼浓度对等温温度系数测量值的修正量，得到修正后的等温温度系数测量值；

再通过多次的测量与修正取平均值减小误差；

本修正方法总结为关系式：

ITC测量修正值＝试验状态下的棒位下ITC测量值+(控制棒棒位-临界硼浓度修正量)+温度修正量。

进一步的，如上所述的一种零功率物理试验等温温度系数测量值修正方法，A＝225，B＝184。

本发明技术方案的有益效果在于：①修正方法简化，传统的修正方法需要对控制棒棒位、硼浓度分开修正，本发明的方法对控制棒棒位-硼浓度进行综合修正；②本发明的方法采用三维计算模型更加接近堆芯运行状态，计算出各堆芯状态参数同时考虑了棒位-硼浓度的影响，大大减小等温温度系数测量中的修正误差。

附图说明

图1是两维计算ITC随各控制棒位的变化；

图2是三维计算ITC随各控制棒位的变化。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本发明技术方案进行进一步详细说明。

以某电厂某机组某循环零功率ARO等温温度系数测量试验为例，本发明技术方案包括以下步骤：

步骤一：使用三维程序计算得到控制棒棒位-临界硼浓度对等温温度系数的综合修正量。

由于控制棒棒位和硼浓度的改变对堆芯曲率影响较大，采用三维计算可以避免堆芯曲率变化对综合修正量的影响。

如表1所示，给出了堆芯中不同控制棒棒位的临界硼浓度与计算的等温温度系数(Isothermal temperature coefficient,ISO)。表1给出了R棒组不同位置，对应的临界硼浓度下的ITC计算值及修正量。实际修正时，假设R＝225时，实测临界硼浓度为Xt，计算值为Xc，R棒插入在184时，实测硼浓度Yt，计算值为Yc，有以下关系：(Xt-Yt)＝(Xc-Yc)。R棒插入在184且临界硼时，实测值计算值R棒在225且临界硼时，实测值计算值根据表2，不同控制棒位时，相同的临界硼浓度差，其修正值接近相等。在计算时，可以通过计算得到，即关于硼浓度的修正刚好可以抵消。表1给出的修正量即包含了控制棒位的修正，也包含了硼浓度的修正。

表1各R棒组及临界硼浓度下的ITC计算结果

^*相对于R插入限184步

表2各R棒组位置不同硼浓度的ITC

步骤二：采用插值方法得到温度对等温温度系数测量值的修正量。

由于在具体的零功率物理实验中，由于温度导致的堆芯曲率变化较小，因此，对温度的修正可以不用与棒位及硼浓度的修正耦合，可以进行单独修正。在表3中，试验中R棒棒位为213步，根据步骤一的表格修正值为0.214pcm/℃。

表3各插棒状态下等温温度系数随温度变化的修正量

步骤三：综合堆芯温度与控制棒棒位-临界硼浓度对等温温度系数测量值的修正量，即得到修正后的等温温度系数测量值，再通过多次的测量与修正取平均值减小误差，如表4所示。本修正方法可以总结为关系式：

ITC测量修正值＝试验状态下的棒位下ITC测量值+(控制棒棒位-临界硼浓度修正量)+温度修正量。

试验结果处理如下：

表4采用修正方法对等温温度系数的修正

在以下的具体实施例中，展现传统方法与本发明技术方案的对比：

情况1：使用传统方法计算某电厂某机组某循环零功率物理试验等温温度系数测量值。

表5使用两维修正方法计算等温温度系数的修正

图1是这种情况下两维计算ITC随各控制棒位的变化示意图。

情况2：使用三维修正方法计算某电厂某机组某循环零功率物理试验等温温度系数测量值。

表6使用三维修正方法计算等温温度系数的修正

图2是三维计算ITC随各控制棒位的变化情况示意图。