操作反应堆堆芯功率的方法及系统的制作方法
【专利说明】操作反应堆堆芯功率的方法及系统
[0001]本申请是于2013年11月19日向中国知识产权局提交的名称为“监测反应堆堆芯功率的方法及系统”的发明专利申请201310585680.3的分案申请。
技术领域
[0002]本申请涉及反应堆监测领域，特别涉及一种反应堆堆芯功率监测方法及系统。
【背景技术】
[0003]上世纪80年代，反应堆堆芯功率监测技术已经得到国际上的重视，截止目前，各大核电开发商已发展出几套反应堆在线监测系统，如美国西屋公司开发的BEACON、法国阿海珐公司的MAGLAN、美国Studisvik公司的GARDEL、西门子公司的P0WERPLEX、俄罗斯的SC0RPIP0 等。
[0004]目前所开发的几大反应堆在线监测系统，在方法上大多采用各公司的通量图测绘方法。例如，西屋公司通量图的测绘采用样条函数拟合方法，而BEACON使用的就是样条函数拟合法；阿海珐公司通量图测绘采用的是探测器校正方法，MAGLAN采用的也是探测器校正方法。目前来看，在压水堆和沸水堆中应用最广的两种反应堆堆芯功率监测方法为样条函数拟合法和中子探测器校正法。同时，加拿大的AECL公司在重水堆上发展了谐波展开法，用于反应堆的在线监测。与此同时，中国的清华大学开展了在高温气冷堆上应用谐波展开法的研究，西安交通大学开展了压水堆中应用谐波展开法进行反应堆堆芯功率在线监测方面的研究。
[0005]总结现有的几种反应堆堆芯功率监测方法，样条函数拟合法和探测器校正法依赖于堆芯模拟计算的精度，在模拟计算精度较高的情况下，利用样条函数或探测器校正，尽量消除模拟误差，以达到可接受的监测精度。然而，一旦模拟计算出现较大偏差，则无法证明该方法的监测结果是可信的。谐波展开法中，由于谐波具有理论上的完备性，适合展开堆芯功率分布，从而能够整体上保证监测的精度，然而受限于有限的可用信息，其展开阶数不可能无限大，因此无法保证局部的监测精度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种监测反应堆堆芯功率的方法，能够为堆芯控制操作提供参考，提尚反应堆的安全性。
[0007]在本发明的一个方面，提出了一种监测反应堆堆芯功率的方法，包括步骤:采集运行中反应堆的当前状态信息；基于采集的反应堆当前状态信息建立反应堆堆芯的三维扩散计算模型，并进而计算反应堆的稳态堆芯三维中子扩散方程的谐波；利用计算的谐波和设置在堆芯中的中子探测器的读数来拟合堆芯的功率分布。
[0008]优选地，利用计算的谐波和设置在堆芯中的中子探测器的读数来拟合堆芯的功率分布的步骤包括:
[0009]用所计算的谐波线性展开堆芯的功率分布，结合中子探测器所处位置的裂变反应率，利用最小二乘法求解展开系数，来得到拟合的堆芯功率分布。
[0010]优选地，所述方法还包括步骤:对于没有布置中子探测器的区域，根据该区域周围的中子探测器读数及中子探测器的空间响应函数，计算该区域功率计算值的修正参数，修正得到该区域功率的监测值。
[0011]优选地，所述方法还包括步骤:以拟合的堆芯功率分布为基础，结合采集的堆芯内中子探测器的读数，对拟合的堆芯功率进行校正，得到堆芯功率分布的监测值。
[0012]优选地，所述的方法还包括步骤:更新反应堆的状态信息；基于更新的状态信息来更新三维堆芯计算模型，并相应地计算当前的堆芯功率分布，来更新谐波。
[0013]优选地，根据更新过的三维堆芯模型来计算当前状态下稳态堆芯三维中子扩散方程的第一阶谐波。
[0014]优选地，所述方法还包括步骤:给中子扩散方程的泄漏项引入一个曲率变量；将电厂通量测绘时获得的堆芯测量通量分布作为已知条件，计算所述曲率变量的值，来校正三维堆芯模型。
[0015]优选地，所述方法还包括步骤:比较中子探测器读数的计算值与测量值之间的差异；如果所计算的差异超出允许的范围，则确定该中子探测器失效。
[0016]优选地，所述方法还包括步骤:比较中子探测器读数的计算值与测量值之间的差异；如果所计算的差异超出允许的范围，则将中子探测器相对偏差的绝对值进行排序，选择相对偏差最大的中子探测器作为准失效探测器；
[0017]去掉准失效探测器的信息，重新计算中子探测器读数的计算值与测量值之间的差升；
[0018]如果重新计算的差异仍旧在运行偏差范围之内，则确认准失效探测器失效。
[0019]优选地，所述方法还包括步骤:比较多个中子探测器的计算值与测量值；当多个中子探测器的计算值与测量值偏离了预定范围，则认为反应堆异常；在判断出现异常的情况下，按照异常情况发生的概率值从异常情况数据库中提取数据，作为谐波的组成部分；重新对反应堆堆芯的功率分布进行拟合。
[0020]在本发明的另一方面，提出了一种监测反应堆堆芯功率的系统，包括:采集运行中反应堆的当前状态信息的装置；基于采集的反应堆当前状态信息建立反应堆堆芯的三维扩散计算模型，并进而计算反应堆的稳态堆芯三维中子扩散方程的谐波的装置；利用计算的谐波和设置在堆芯中的中子探测器的读数来拟合堆芯的功率分布的装置。
[0021]在本发明的再一方面，提出了一种操作反应堆的方法，包括步骤:接收操作员输入的预操作指令，所述预操作指令包括针对反应堆堆芯的预操作量；基于所述预操作量建立反应堆堆芯的三维扩散计算模型，并进而计算反应堆的堆芯功率分布；在所计算的堆芯功率分布满足预定条件的情况下指示操作员执行与所述预操作量相对应的操作指令。
[0022]优选地，所述的方法还包括步骤:在所计算的堆芯功率分布不满足预定条件的情况下计算预操作量的推荐值；指示操作员执行与推荐操作量相对应的操作指令。
[0023]在本发明的又一方面，提出了一种操作反应堆的系统，包括:接收操作员输入的预操作指令的装置，所述预操作指令包括针对反应堆堆芯的预操作量；基于所述预操作量建立反应堆堆芯的三维扩散计算模型，并进而计算反应堆的堆芯功率分布的装置；在所计算的堆芯功率分布满足预定条件的情况下指示操作员执行与所述预操作量相对应的操作指令的装置。
[0024]在本发明的又一方面，提出了一种反应堆的异常监测方法，包括步骤:采集运行中反应堆的当前状态信息；基于采集的反应堆当前状态信息建立反应堆堆芯的三维扩散计算模型，并进而计算反应堆的稳态堆芯三维中子扩散方程的谐波；基于所述谐波确定多个中子探测器的计算值；比较多个中子探测器的计算值与测量值；当多个中子探测器的计算值与测量值偏离了预定范围，则认为反应堆异常；在判断出现异常的情况下，按照异常情况发生的概率值从异常情况数据库中提取数据，作为谐波的组成部分；重新对反应堆堆芯的功率分布进行拟合，得到异常情况下的反应堆堆芯功率分布。
[0025]优选地，通过在每一循环装料前，模拟各类异常情况，并且给出异常情况下的功率分布来形成反应堆异常情况数据库。
[0026]优选地，利用计算的谐波和设置在堆芯中的中子探测器的读数来拟合堆芯的功率分布的步骤包括:用所计算的谐波线性展开堆芯的功率分布，结合中子探测器所处位置的裂变反应率，利用最小二乘法求解展开系数，来得到拟合的堆芯功率分布。
[0027]在本发明的又一方面，提出了一种反应堆的异常监测系统，包括:采集运行中反应堆的当前状态信息的装置；基于采集的反应堆当前状态信息建立反应堆堆芯的三维扩散计算模型，并进而计算反应堆的稳态堆芯三维中子扩散方程的谐波的装置；基于所述谐波确定多个中子探测器的计算值的装置；比较多个中子探测器的计算值与测量值的装置；当多个中子探测器的计算值与测量值偏离了预定范围，则认为反应堆异常的装置；在判断出现异常的情况下，按照异常情况发生的概率值从异常情况数据库中提取数据，作为谐波的组成部分的装置；
[0028]重新对反应堆堆芯的功率分布进行拟合，得到异常情况下的反应堆堆芯功率分布的装置。
[0029]根据上述方案，采用谐波展开法对堆芯功率分布进行拟合，继而采用中子探测器校正法对拟合的功率分布进行校正，不但保证了整体的功率监测精度，而且保证了局部的功率监测精度。
【附图说明】
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