预测核热功率偏差及RPN系统Gk参数走势的预测方法与流程

本发明是关于核发电领域，特别是关于一种核电站预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法。

背景技术：

核仪表系统(rpn)用分布于反应堆压力容器外的一系列中子探测器来测量反应堆功率、功率变化率及功率的轴向分布等，是直接关系到反应堆安全的重要系统。其中rpn系统四个功率量程指示的核功率是操纵员控制机组的最重要的指标之一。

随着燃耗的加深，及燃耗分布的变化，使得rpn系统各功率量程通道测得的反应堆功率与实际功率(由精度较高的kme系统用热平衡方法给出)或者各通道读数间存在较大偏差，而这种偏差可以通过修改rpn系统功率量程gk参数得到纠正。

核电站目前是通过不定期标定修改gk参数(人为增设的一个rpn系统核功率的增益系数)的形式，来对rpn系统指示核功率进行校正。电站堆芯物理试验人员每日执行一次堆芯参数跟踪，其中会对机组rpn系统指示核功率与电站计算机信息与控制系统(kic系统)指示热功率偏差进行计算，当发现核热功率偏差达到1.5％fp判定标准后，就需要执行gk参数标定试验，对参数进行重新标定与调整。在执行gk参数标定试验时，若发现gk参数值超出0.95-1.05范围，则需要执行rpn系统功率量程系数周期性刻度试验。

所以，通过一定技术手段对未来机组的核热功率偏差及gk参数走势进行预测，提前预警gk参数标定时间节点，既有利于核电现场计划工作安排，尽可能降低人因失误风险；同时，也加强了堆芯功率变化趋势监测，有利于及时完成参数标定，提高核功率显示精度，保障堆芯安全，挖掘机组发电裕量。

目前国内暂无用于核电站核热功率偏差或是rpn系统gk参数走势预测的预测方法。

通用做法是不对其进行预测，当每日统计核热功率偏差时，若发现偏差达到一定限值或标准，就开始临时准备执行gk参数标定及调整试验；若在执行gk参数标定时发现计算出的gk参数值超出0.95-1.05范围，则需要临时准备执行rpn系统功率量程系数周期性刻度试验。

现有技术存在的问题和缺陷：

缺少对机组核热功率偏差或是rpn系统gk参数走势的预测，这会给核电站计划工作安排带来很多不便，增加人因失误风险。尤其是gk参数现场调整是高风险作业，若不能提前规划并预留最合适的工作窗口，会造成极大的风险；另外，rpn系统功率量程系数周期性刻度试验对试验条件要求较为严苛，而且给堆芯造成极大扰动，若不能提前规划并预留最合适的工作窗口，会给现场工作安排带来很大影响。

缺少对机组核热功率偏差或是rpn系统gk参数走势的预测，会造成gk参数标定响应的延迟，不利于堆芯安全，同时也可能会损失一定的发电裕量。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法，该预测方法通过对rpn系统核功率探测原理及不同堆芯功率分布下泄露中子行为进行研究，开发一种全新的核功率变化规律跟踪体系，进而实现对rpn系统核功率的预测；通过对kic系统指示热功率变化模型研究，通过数值预测方法实现对kic系统热功率的预测；在上述基础上，实现核热功率偏差预测以及rpn系统gk参数变化的预测。

为实现上述目的，本发明提供了一种预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法，包括预测未来一周内rpn系统四个通道指示核功率数值步骤。

在一优选的实施方式中，预测未来一周内rpn系统四个通道指示核功率数值步骤包括：分别计算未来一周内每天的每间隔一定燃耗的堆芯功率分布；分别计算rpn系统每个测量通道对应外围组件功率的累计值，累计值由堆芯功率分布中的外围组件归一化组件功率与对应权重因子相乘后累计获得；以及选定当前rpn系统各测量通道核功率为基准功率pr0，相应的外围组件功率累计值为基准组件功率累计值，然后通过未来某日计算出的外围组件功率累计值与基准功率分布的比值，再乘以基准功率，从而得到rpn系统各测量通道核功率预测值pr，即：

在一优选的实施方式中，每间隔一定燃耗的堆芯功率分布为每间隔40mwd/tu燃耗的堆芯功率分布。

在一优选的实施方式中，预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法在一优选的实施方式中，还包括估算未来一周内kic系统指示热功率数值步骤。

在一优选的实施方式中，估算未来一周内kic系统指示热功率数值步骤包括：选定当前每日堆芯跟踪一段时间机组热功率平均值为基准热功率；以及根据理论堆芯功率分布计算结果，判定未来核功率漂移趋势，若核功率正向漂移，则估算热功率值为基准热功率减去0.1％fp；若核功率负向漂移，则估算热功率值为基准热功率加上0.1％fp。

在一优选的实施方式中，基准热功率为选定当前每日堆芯跟踪20min机组热功率平均值。

在一优选的实施方式中，预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法还包括计算未来一周内核热功率偏差预测值步骤。

在一优选的实施方式中，计算未来一周内核热功率偏差预测值步骤包括：分别计算未来一周内，每一天rpn系统四个功率量程通道核功率预测值与kic系统热功率预测值的差值的绝对值，并取偏差绝对值中的最大值作为该时刻点的核热功率偏差预测值。

在一优选的实施方式中，预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法还包括计算未来一周内gk参数预测值步骤。

在一优选的实施方式中，计算未来一周内gk参数预测值步骤包括公式：gk预测值＝gk设定值×(pth/prk)；其中：gk预测值为gk参数预测值；gk设定值为现场rpn系统实际设定值；pth为kic系统热功率估算值；prk为rpn系统第k通道的核功率预测值(k＝1,2,3,4)。

与现有技术相比，本发明的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法具有以下有益效果：对机组核热功率偏差及rpn系统gk参数走势进行预测，可以为电站计划工作安排提供技术支持，便于提前安排gk参数标定与调整，甚至是rpn系统功率量程系数周期性刻度试验执行窗口。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法的外围组件对rpn系统临近探测器响应权重分布图。

图2a是根据本发明一实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法的外围组件功率变化和核功率变化的对比图。

图2b是根据本发明一实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法的外围组件功率变化和核功率变化的对比图。

图3是根据本发明一实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法的流程图与现有技术的预测方法的流程图的对比图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

当机组稳定功率运行时，随着燃耗的加深，及燃耗分布的变化，rpn系统各功率量程通道测得的核功率会因泄露中子数的变化而变化，并呈现出一定的变化规律，即rpn系统核功率会出现有规律性的漂移。

该预测方法通过对rpn系统核功率探测原理及不同功率分布下泄露中子行为进行研究，开发一种全新的核功率变化规律跟踪体系，进而实现对rpn系统核功率的预测；通过对kic系统指示热功率变化模型研究，通过一定的数值预测方法实现对kic系统热功率的预测；在上述基础上，实现核热功率偏差预测以及rpn系统gk参数变化预测。

该预测方法主要的目的有两个：

第一是对机组核热功率偏差及rpn系统gk参数走势进行预测，为电站计划工作安排提供技术支持，便于提前安排gk参数标定与调整，甚至是rpn系统功率量程系数周期性刻度试验执行窗口。

第二是对机组核热功率偏差及rpn系统gk参数走势进行预测，加强堆芯功率监测，确保rpn系统核功率能够及时得到标定，保障核安全，并挖掘机组发电裕量，增加机组发电。

根据本发明优选实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法，其包括预测未来一周内rpn系统四个通道指示核功率数值步骤、估算未来一周内kic系统指示热功率数值步骤、计算未来一周内核热功率偏差预测值步骤以及计算未来一周内gk参数预测值步骤。

在一些实施方式中，预测未来一周内rpn系统四个通道指示核功率数值步骤的方法包括：分别计算未来一周内每天的每间隔40mwd/tu燃耗的堆芯功率分布；分别计算rpn系统每个测量通道对应外围组件功率的累计值，累计值由堆芯功率分布中的外围组件归一化组件功率与对应权重因子相乘后累计获得；以及选定当前rpn系统各测量通道核功率为基准功率pr0，相应的外围组件功率累计值为基准组件功率累计值，然后通过未来某日计算出的外围组件功率累计值与基准功率分布的比值，再乘以基准功率，从而得到rpn系统各测量通道核功率预测值pr，即：

核仪表系统(rpn)功率量程是由分布于堆芯外侧的4个测量通道组成，每个测量通道的探测器均是非补偿涂硼电离室。由堆芯泄露出的中子打在探测器上，与探测器中的硼发生反应产生α粒子，最终产生输出电流，该电流大小便可以表示堆芯内功率水平高低。由此探测原理可知，rpn系统指示核功率的变化规律会直接受到堆芯泄露中子变化影响，即会受到堆芯中子通量水平和堆芯功率分布影响。

通过对防城港核电两台机组多个循环的核功率变化及gk参数标定数据进行统计，结合现场通量图测量试验结果发现：rpn系统指示核功率变化主要受堆芯临近rpn探测器的17个外围组件功率变化影响。请参阅图1，图1是根据本发明一实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法的外围组件对rpn系统临近探测器响应权重分布图。

经过对某机组某循环外围组件功率按上述权重加权累计后发现，外围组件功率变化和核功率变化呈正比，和gk参数调整趋势呈反比。请参阅图2a至图2b，图2a是根据本发明一实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法的外围组件功率变化和核功率变化的对比图。

图2b是根据本发明一实施方式的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法的外围组件功率变化和核功率变化的对比图。

基于上述研究发现可知，完全可以通过计算外围组件功率分布变化来预测核功率变化，进而预测未来核功率数值。

当机组稳定功率运行时，kic系统指示热功率会存在一定波动，其波动受一回路冷、热腿温度、主泵转速、一回路流量等多个变量影响，整体波动情况遵从正态分布规律。另外，根据历史统计数据显示，热功率波动变化较小，一般波动不超过0.1％fp范围。

根据统计数据可知，热功率波动要远远小于核功率波动，同时热功率波动幅度也远远小于核热功率偏差控制标准。因为，在考虑进行核热功率偏差预测和rpn系统gk参数预测时，为了方便统计，同时也为了保证核热功率偏差计算的保守性，可按照如下方法对热功率进行估算：

在一些实施方式中，接下来即可进行估算未来一周内kic系统指示热功率数值步骤，其包括：

选定当前每日堆芯跟踪20min机组热功率平均值为基准热功率；

根据理论堆芯功率分布计算结果，判定未来核功率漂移趋势，若核功率正向漂移，则估算热功率值为基准热功率减去0.1％fp；若核功率负向漂移，则估算热功率值为基准热功率加上0.1％fp。

在一些实施方式中，接下来即可进行计算未来一周内核热功率偏差预测值步骤，其包括：

分别计算未来一周内，每一天rpn系统四个功率量程通道核功率预测值与kic系统热功率预测值的差值的绝对值，并取偏差绝对值中的最大值作为该时刻点的核热功率偏差预测值。

在一些实施方式中，最后即可进行计算未来一周内gk参数预测值步骤gk预测值计算公式为：gk预测值＝gk设定值×(pth/prk)，利用上述公式计算未来一周内gk参数的预测值。其中：gk预测值为gk参数预测值；gk设定值为现场rpn系统实际设定值；pth为kic系统热功率估算值；prk为rpn系统第k通道的核功率预测值(k＝1,2,3,4)。

综上所述，本发明的预测核热功率偏差及rpn系统gk参数走势的预测方法具有以下优点：

对机组核热功率偏差及rpn系统gk参数走势进行预测，为电站计划工作安排提供技术支持，便于提前安排gk参数标定与调整，甚至是rpn系统功率量程系数周期性刻度试验执行窗口。

对机组核热功率偏差及rpn系统gk参数走势进行预测，加强堆芯功率监测，确保rpn系统核功率能够及时得到标定，保障核安全，并挖掘机组发电裕量，增加机组发电。

本预测方法目前已在某核电厂二号机组第二循环得以应用。例如在2018.7-12月期间，每周三执行一次未来一周机组核热功率偏差及gk参数走势预测，已完成累计25周的每日核热功率偏差预测和gk参数预测，其中已成功帮助技术人员提前预警4次核热功率偏差超限，促使技术人员加强堆芯状态监测，提前协调计划窗口安排，并完成了相应的gk参数标定工作，为保障堆芯安全和提升机组发电能力提供了明显助力。

例如以2018年11月21日及11月28日执行的两次参数及走势预测为例，预测出的核热功率偏差(rpn系统四个功率量程通道核热功率偏差预测值最大值)及rpn系统“gk”参数数值如下：

按照电厂核热功率偏差控制会议纪要要求，该核电厂2号机组在此期间机组核热功率控制标准为1.0％fp，当核热功率偏差超过1.0％fp时，机组就需执行rpn8试验，对gk参数进行重新标定与修改。

从上述预测值中可以发现，机组核热功率偏差预测值在2018.12.1日及2018.12.2日均超出1.0％fp，即达到机组需执行rpn8试验判定标准。因此，电厂技术人员在这几日加强堆芯状态监测，密切跟踪机组实际核热功率偏差变化情况，并协同电厂运行和计划人员提前做好rpn8试验及gk参数现场修改试验现场执行窗口安排。2018.12.2日，技术人员监测到机组实际核热功率偏差最大值达1.225％fp，与提前预测到的机组核热功率偏差超限日期(2018.12.1日)仅偏离一天，同时预测的偏差数值与现场实际偏差数值也十分接近。随后电厂技术人员于2018.12.2日当天便完成rpn8试验现场实施，并对新的gk参数完成了现场修改。在机组完成新的gk参数修改后，机组核功率四个通道中最大指示值下降约1.23％fp，运行人员随后对机组进行了提升功率操作，提升电功率2mwe。

从发现机组真实核热功率偏差超限，到完成现场gk参数重新标定与修改，并完成机组功率提升，在一天内无缝衔接，顺利实施。相比使用本方法前，缩短了机组核热功率偏差超限的发现时间，极大提高了核电厂gk参数标定与修改的响应效率，有效保障了电厂核功率标定的及时有效性，对计划工作安排以及核功率现场监测都大有裨益，同时也为机组发电能力提升提供了助力。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。