核仪表系统功率量程系数刻度试验执行时机优化的方法与流程

本发明属于核电厂核功率监督物理试验
技术领域：
，具体涉及一种核仪表系统功率量程系数刻度试验执行时机优化的方法。
背景技术：
：试验原理：通过调硼插入或提出控制棒得到6-8个不同堆芯状态(δi不同)，从而开展多次部分通量图测量(测量堆内轴向功率分布等)及热平衡测量(功率)，根据得到的堆内轴向功率偏移、功率数据以及堆外电流数据，计算出新的刻度系数(α，kh，kb等)。传统执行时机：按照以往同类电厂做法，通常在氙平衡状态下开展刻度试验，一般会将刻度试验和全堆芯功率分布试验(需要氙平衡)同步执行。尤其在调试和换料启动的升功率阶段(30％fp、50％fp、75％fp、100％fp)，必须等待堆芯达到氙平衡状态(至少24小时以上等待时间)，才能开展核仪表系统功率量程系数刻度试验(需要占主线时间，每次试验的执行需要至少4个小时以上)，且试验之后处理和修改参数也需占主线时间。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种核仪表系统功率量程系数刻度试验执行时机优化的方法，取消试验在氙平衡状态下的做法，或者说明确去除试验初始状态对堆芯达到氙平衡状态的要求，提前处理和修改刻度系数，减少试验占调试或换料启动主线的时间。为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：在堆芯氙不平衡状态下开展核仪表系统功率量程系数刻度试验。本发明所取得的有益效果为：本发明通过理论分析和实际试验优化验证，在氙尚未平衡时开展刻度试验，试验结果满足验收准则。本发明可有效减少刻度试验占调试主线时间；减少稳态下调整堆芯状态引发氙振荡的概率和风险；增加计划安排试验的灵活性；且可提前完成核仪表系统功率量程刻度系数的校刻和调整，确保核电厂安全运行。附图说明图1为核仪表系统测量原理图；图2为整个刻度原理图；图3为调试期间刻度试验优化后工期示意图；图4为大修期间刻度试验优化后工期示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明通过理论分析和实际试验验证，在氙尚未平衡时开展刻度试验，要求验证试验结果满足验收准则。(一)试验原理(a)基本原理说明：福建福清核电厂1-4号机组功率量程测量通道采用上三节和下三节共计6节电离室的测量布置。电离室测得的是电流，电流通过转换系数变成功率值。图1是核仪表系统测量原理图。其中：ih、ib为上部和下部电流值，单位μa表示；ch、cb为上部和下部效率系数；a、b为几何转换(电流～功率)因子；ph、pb为反应堆上部和下部相对功率，用％fp表示；轴向功率偏移ao计算定义如下：轴向功率偏差△i计算定义如下：δi＝ph-pb反应堆功率w计算定义如下：w＝ph+pb令：综合推导可得：w＝khih+kbibδi＝α(khih-kbib)(b)刻度系数(α、kh、kb)的计算：实际上，功率量程电离室的电流与反应堆功率的关系可以表示为：ih+ib＝k×w式中：k为系数。根据测量得到的(ih+ib)以及w值，可以求出k值并确定它的误差。此外，在刻度试验中我们可以认为有下列关系式成立：aoex＝a+b×aoin根据定义：式中：aoex为堆外核仪表系统测得的ao值；aoin为堆内功率分布测量系统测得的ao值。为了获得系数a、b的值，须要改变ao值。我们可以做一个轴向功率振荡或者其他方式改变堆芯状态，然后分别由堆外核仪表系统及堆内功率分布测量系统测量各自的ao值，用线性回归法可确定a、b因子。推导可得到α、kh、kb系数为：对应于每一个功率量程测量通道都有一组系数(α、kh、kb)。综上所述，整个刻度原理如图2所示。(二)验收准则刻度系数计算结果需满足如下验收准则：|pkme-pr(k)|<5％fp|δiin-δi(k)|<3％fppkme：为热平衡测量得到的反应堆热功率，单位：％fp；pr：为通过功率量程测量得到的反应堆功率，单位：％fp；δiin：为通过堆芯功率分布测量系统测量得到的轴向功率偏差，单位：％fp；δi(k)：δi是通过功率量程测量得到的轴向功率偏差，单位：％fp；k＝1、2、3、4为四个功率量程测量通道号。(三)试验执行时机说明要确定kh、kb及α必须知道a、b、k，就必须确定一条直线。为了减小试验误差，需要尽可能获取多个试验点，即要求在多个不同的堆芯状态下(△i)进行通量图的测量。不同的△i是由调硼(硼化或稀释)改变控制棒的棒位(提棒或插棒)，或者通过氙振荡来实现。结合前述试验原理理论推导可知，试验条件与堆芯是否氙平衡状态无关，因为试验过程本身就需要不同的堆芯状态(氙振荡可以创造不同的状态)，某种程度上来说，堆芯氙不平衡的状态是有利于提供不同的堆芯试验状态点的。故可知试验在堆芯氙不平衡状态下即开展试验在理论上是可行的。(四)试验结果验证为了验证在氙未平衡下开展试验所获得的数据结果是有效的，我们采取了多重方式验证：1、氙未平衡时开展刻度试验，并结合氙平衡时的全堆芯通量图数据进行数据处理，数据结果满足验收准则，参见表1；2、氙未平衡时开展刻度试验，直接进行数据处理，数据结果满足验收准则，参见表2；3、氙未平衡时开展刻度试验，直接进行数据处理，且用来恢复计算同功率平台氙平衡时的轴向功率偏差值，数据结果满足验收准则，参见表3；4、氙未平衡时满功率平台开展刻度试验(定期试验)，并对后续燃耗的低功率平台时刻的数据进行恢复计算，恢复结果满足验收准则，证明刻度系数准确，且随着燃耗的增加在一定范围内也是也是有效的，参见表4。(三)效果：1、使用该方法在福清核电u1c1、u1c2、u2c1、u3c1等循环调试、换料启动和定期试验期间运用，可有效减少试验所占的主线时间，以福清核电1-4号机组m310百万机组为例：a.每次调试的主线时间平均可以节约至少21小时以上(每次试验执行至少4小时，处理和修改参数至少3小时)，调试阶段大约可使单机组首循环增加5.25满功率小时；图3中阴影面积即为节省21个小时调试主线时间后多发的发电量示意图。b.每次换料启动的主线时间平均可以节约至少21小时以上(每次试验执行至少4小时，处理和修改参数至少3小时)，大约可使单机组单循环增加6.65满功率小时。图4中阴影面积即为节省21个小时大修换料启动主线时间后多发的发电量示意图。2、减少了稳态下对堆芯的调整及由此带来的核安全风险，该方法主要在堆芯状态尚不稳定时，顺势调整堆芯状态至试验要求状态；3、增强了试验安排的灵活性(与全堆芯功率分布试验分开执行，无须氙平衡的试验条件)。实例1：福清核电厂1号机组u1c1循环75％fp刻度试验结果(通道二)如表1所示：表1说明：此次刻度试验执行时间为2014年11月4日20：30-2014年11月5日01：30，较堆芯氙平衡时间(2014年11月5日14：00)提前了17.5小时开始执行试验。此次刻度试验部分通量图测量了6个147-154通量图，结合了1个氙平衡时的全堆芯通量图(155通量图)数据进行了数据处理，数据结果四个通道均满足验收准则，上述仅为二通道的结果供参考。实例2：福清核电厂3号机组u3c1循环调试50％平台刻度试验结果如表2所示：表2运行准则|pkme-pr(k)|<5％fp|δiin-δi(k)|<3％fp通道一0.187％fp0.051％fp通道二0.097％fp0.013％fp通道三0.133％fp0.013％fp通道四0.187％fp0.020％fp说明：试验在达到50％fp平台后约2个小时左右开展，此次刻度试验部分通量图测量了6个，数据处理结果满足验收准则。实例3：福清核电厂2号机组u2c1循环换料启动各平台，在刻度试验后各稳态功率平台，堆芯轴向功率偏差值验收如表3所示：表3说明：上述数据为稳态功率平台(刻度试验完成后)，即开展全堆芯通量图测量的时刻数据，证明氙不平衡时开展刻度试验获得的刻度系数，对氙平衡时轴向功率偏差的显示也是准确适用的。实例4：福清核电厂1号机组u1c1循环11412mwd/tu刻度试验结果(通道一)如表4所示：表4说明：该试验为定期试验，试验在堆芯功率长期低功率下后刚升至满功率状态执行的(氙未平衡)，其中195-202刻度试验的通量图；206通量图为后续全堆芯功率分布时刻的验收数据(12400mwd/tu)，此时功率已降至87％fp。这说明满功率时氙不平衡时试验获得的刻度系数，对于堆芯氙平衡时不同功率不同燃耗也是适用的。在制定刻度试验计划时，明确试验初始状态要求无需堆芯氙平衡状态。在调试和换料启动阶段，为了减少等待时间，尽量安排到达功率平台后的合适时间开展刻度试验；定期试验阶段，如果功率一直保持稳定，可在氙平衡时刻与全堆芯功率分布试验同步执行刻度试验，以获取更多的堆芯状态数据点；如果功率不稳定或者需要调整，可在功率基本稳定状态(无需氙平衡)执行。当前第1页12