一种等温温度系数测量的优化方法与流程

本发明属于核反应堆物理领域，具体涉及一种等温温度系数测量的优化方法，利用该优化方法可以有效地减少或消除温度偏差，也减少或消除了由此带来的温度修正误差。

背景技术：

压水堆本身固有的自稳性优劣，在很大程度上取决于慢化剂温度系数的值。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：

αiso＝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和记录，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。

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，需要对温度、控制棒棒位、硼浓度等参数进行修正。传统的温度变化方式对温度的修正很大，引入了额外的误差。

现有的等温温度系数测量温度变化见图1，步骤为：

步骤一：降低一回路冷却剂平均温度至(tref-δt)℃，过程测量等温温度系数。

步骤二：升高一回路冷却剂平均温度至tref，过程测量等温温度系数。

步骤三：升高一回路冷却剂平均温度至(tref+δt)℃，过程测量等温温度系数。

步骤四：降低一回路冷却剂平均温度至tref℃，过程测量等温温度系数。

步骤五：数据处理。选取每一段温度变化中线性度良好的曲线段，处理得到测量状态的等温温度系数；计算线性段的平均温度，求出温度偏差，进行温度及其它物理量修正；得到每一段修正后的等温温度系数，最后对4段修正后的等温温度系数求平均，得到等温温度系数。

表1使用现有温度变化方法的温度修正结果

备注：该机组参考温度tref为290.8℃。

从表1可以看出，现有方法的温度偏差约在1℃左右，温度修正绝对值在0.15pcm/℃左右。现有方法存在温度偏差大，导致温度修正大，温度修正额外引入的误差大的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种更加精确的测量优化方法进一步减少或消除等温温度系数测量中的温度修正误差，通过使用这种方法得到更加准确的等温温度系数。

本发明的技术方案如下：一种等温温度系数测量的优化方法，包括以下步骤：

步骤一：状态调整；

升高或降低一回路冷却剂的平均温度，稳定在(tref+δt/2)℃或(tref-δt/2)℃；

步骤二：围绕参考温度改变温度进行等温温度系数测量；

如状态调整后的温度为(tref+δt/2)℃，则降低一回路冷却剂平均温度至(tref-δt/2)℃，进行等温温度系数测量；如状态调整后的温度为(tref-δt/2)℃，则升高一回路冷却剂平均温度至(tref+δt/2)℃，进行等温温度系数测量；

步骤三：重复步骤二，再进行n次等温温度系数测量；

步骤四：数据处理；

选取每一段温度变化中线性度良好的曲线段，处理得到测量状态的等温温度系数；计算线性段的平均温度，求出温度偏差，对温度及其它物理量进行修正，得到每一段修正后的等温温度系数；最后，对n+1段修正后的等温温度系数求平均，得到等温温度系数的测量结果。

进一步的，所述的tref是目标堆芯需要测量等温温度系数的参考温度，一般是汽轮机负荷的函数，不同堆型的tref不一样，m310机组的tref为291.4℃。

进一步的，步骤二和步骤三中的温度围绕tref变化，以减少或消除温度偏差|tavg-tref|，从而减少或消除温度偏差带来的修正误差。

进一步的，步骤三中，所述的n通常为3，即总共4段温度变化；选取多段温度变化的目的是减少测量误差。

进一步的，tref±δt一般应在零功率物理试验的温度范围内；特殊情况，如其它温度下的等温温度系数测量，则应在机组许可的温度范围内。

进一步的，根据等温温度系数数据处理原则，温度变化的线性段一般要达到1℃，通常将温度变化的幅度δt取为2℃。

本发明的显著效果在于：本发明的等温温度系数的测量过程中，温度围绕参考温度变化，平均温度偏离参考温度小，温度修正小甚至可以消除。一般做法是，冷却剂从参考温度tref开始直接进行升温或降温进行试验，温度变化过程见图1，该变化过程的测量段的冷却剂平均温度与参考温度tref有偏差，需要较大修正才能得到参考温度状态下的温度系数。

本发明中，正式试验前需要对冷却剂温度进行调整，使试验过程冷却剂温度围绕tref变化。因此，优点在于：(1)减少或消除温度偏差|tavg-tref|；(2)减少或消除温度偏差带来的修正误差。相对于现有方法，优化方法增加了状态调整过程，增加试验时间不到20分钟，增加的时间是可以接受的；另外试验前对冷却剂温度进行调整，便于运行人员掌握蒸汽发生器大气释放阀的阀门开度，使温度按线性变化，有利于后续试验执行。

附图说明

图1为现有的温度变化示意图；

图2为优化的温度变化示意图(状态调整时先升高一回路冷却剂温度)；

图3为优化的温度变化示意图(状态调整时先降低一回路冷却剂温度)。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种等温温度系数测量的优化方法作进一步详细说明。

改变温度变化曲线，使温度变化的平均值tavg尽可能接近参考温度tref。当tavg-tref＝0时，温度对等温温度系数测量值的修正δαt＝0，没有修正误差；当|tavg-tref|越大，|δαt|越大，修正引入的误差也越大。

实现本发明的技术方案，正式试验前需要对冷却剂温度进行调整，试验过程冷却剂温度围绕tref变化，使得线性段平均温度与参考温度的偏差尽可能接近0，温度变化过程见图2或图3。

一种等温温度系数测量的优化方法，包括以下步骤：

步骤一：状态调整；

升高或降低一回路冷却剂的平均温度，稳定在(tref+δt/2)℃或(tref-δt/2)℃；

步骤二：围绕参考温度改变温度进行等温温度系数测量；

如状态调整后的温度为(tref+δt/2)℃，则降低一回路冷却剂平均温度至(tref-δt/2)℃，进行等温温度系数测量；如状态调整后的温度为(tref-δt/2)℃，则升高一回路冷却剂平均温度至(tref+δt/2)℃，进行等温温度系数测量；

步骤三：重复步骤二，再进行n次等温温度系数测量；

步骤四：数据处理；

选取每一段温度变化中线性度良好的曲线段，处理得到测量状态的等温温度系数；计算线性段的平均温度，求出温度偏差，对温度及其它物理量进行修正，得到每一段修正后的等温温度系数；最后，对n+1段修正后的等温温度系数求平均，得到等温温度系数的测量结果。

进一步的，所述的tref是目标堆芯需要测量等温温度系数的参考温度，一般是汽轮机负荷的函数，不同堆型的tref不一样，m310机组的tref为291.4℃。

进一步的，步骤二和步骤三中的温度围绕tref变化，以减少或消除温度偏差|tavg-tref|，进而减少或消除温度偏差带来的修正误差。

进一步的，步骤三中，所述的n通常为3，即总共4段温度变化；选取多段温度变化的目的是减少测量误差。降温、升温没有先后顺序要求。

进一步的，根据等温温度系数数据处理原则，温度变化的线性段建议达到1℃，通常将温度变化的幅度δt取为2℃。

进一步的，所述的tref±δt一般应在零功率物理试验的温度范围内；特殊情况，如其它温度下的等温温度系数测量，则应在机组许可的温度范围内。

具体实施例：

状态调整时先升高一回路冷却剂温度情况，如图2所示。

实施例1：某电厂u1c2零功率物理试验aro等温温度系数测量。

备注：该机组参考温度tref为291.4℃。

实施例2：某电厂u1c3零功率物理试验aro等温温度系数测量。

备注：该机组参考温度tref为291.4℃。

状态调整时先降低一回路冷却剂温度，如图3所示。

实施例3：某电厂u2c2零功率物理试验aro等温温度系数测量。

备注：该机组参考温度tref为291.4℃。

实施例4：某电厂u3c2零功率物理试验aro等温温度系数测量。

备注：该机组参考温度tref为291.4℃。

从以上四个实施例可以看出，优化方法的温度偏差更小甚至可以消除，引入的温度修正更小或没有温度修正，从而减少或消除了修正引入的误差。