一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法及装置与流程

1.本发明涉及核反应堆堆芯技术领域，具体涉及一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法及装置。


背景技术：

2.软件的确认(validation)过程是软件应用于压水堆换料设计计算和安全分析评价之前的必要过程。确定计算程序的不确定度及适用范围是软件验证与确认的主要目的。压水堆核设计软件主要包括组件程序与堆芯程序。组件计算程序的确认目的主要在于确保堆芯所使用参数(少群均匀化常数与功率重构形状因子)的正确性及其范围，主要通过衡量堆芯的反应性参数、中子价值、燃耗和棒功率分布等参数进行。组件计算程序的确认需要针对不同的燃料组件类型、不同的富集度、水铀比、硼浓度和毒物棒等参数的变化范围来确定其适用范围。堆芯程序的验证与确认主要目的在于给出堆芯参数的计算不确定度及其适用范围以用于反应堆安全分析计算。堆芯程序的确认主要依赖于计算值和实测值的比较，实测值通常来源于临界装置、电厂实测数据等。电厂实测数据中绝大部分的堆芯参数是能够直接测量，包括临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数、功率分布、热管因子、焓升因子、堆芯循环长度、燃料组件卸料燃耗等，这类参数可直接对计算值与实测的偏差样本进行数理统计获得计算不确定度。热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等参数的不确定度计算比较特殊，这是由于堆芯无法直接测量出这些参数，仅可测量得到探测器位置的反应率，依靠实测结果重构得到。对于这类参数，可将其分解为若干个实验测量参数的乘积，再通过不确定度传递公式合成间接量的计算不确定度。但目前很多堆芯核设计程序，如法国science系统，其不确定度计算过程中假设组件平均功率p的不确定度与探测器反应率a测量不确定度相等，该假设存在不合理性。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是现有技术中热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等参数的不确定度获取方法中fq、f
δh
等间接测量参数不确定度量化过程中存在假设不合理的问题。本发明目的在于提供一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法及装置，针对热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等间接测量参数，采用参数分解方法，摒弃原有不合理假设，通过扰动方法获得计算不确定度。本发明与现有技术相比，可实现直接测量参数，解决了fq、f
δh
等间接测量参数不确定度量化过程中假设不合理的问题，完善了压水堆核设计软件包确认体系。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.第一方面，本发明提供了一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法，该方法包括：
6.获取临界装置、电厂实测数据，同时获取物理设计程序计算数据；
7.根据获取的数据，分析数据是否为直接测量参数；
8.若为直接参量参数，则采用直接测量参数法进行计算值与测量值偏差统计，计算得到直接测量参数的不确定度；
9.若为间接测量参数，则采用间接测量参数分解法对所述数据进行分解，得到分解量；再次判断所述分解量是否为直接测量参数，若所述分解量是直接测量参数，则采用直接测量参数法进行计算；若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等，得到分解量不是直接测量参数的不确定度；
10.进行不确定度合成，得到间接测量测量参数并计算不确定度。
11.本发明一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法，针对临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等直接测量参数，采用直接测量参数法对测量值与计算值的绝对偏差进行参数统计得到计算不确定度；针对热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等间接测量参数，采用间接测量参数分解法，摒弃原有不合理假设，通过扰动方法获得计算不确定度。本发明与现有技术相比，可实现直接测量参数，同时解决了fq、f
δh
等间接测量参数不确定度量化过程中假设不合理的问题，完善了压水堆核设计软件包(组件计算程序和堆芯计算程序)确认体系。
12.进一步地，所述直接测量参数包括临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等。
13.进一步地，所述间接测量参数为热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等。
14.进一步地，所述的若为间接测量参数，则采用间接测量参数分解法对所述数据进行分解，得到分解量；具体包括：
15.s10：将所述间接测量参数转化为燃料棒功率后进行分解，热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等均可以转化为燃料棒功率比上一个定值(比如，)，分解公式为：
[0016][0017]
其中，a为反应率，为组件平均功率，p为燃料棒功率；
[0018]
s11：通过上式可将所述间接测量参数分解为三个分解量，进而所述间接测量参数的不确定度分解为三个部分：棒功率分布不确定度反应率-组件平均功率转换因子不确定度反应率不确定度σc(a)；
[0019]
对分解后的三个部分分别求其不确定度即可；其中，棒功率分布不确定度可通过堆芯程序功率分布重构后的棒功率与临界装置试验实测值对比得到，反应率不确定度σc(a)可通过堆芯程序计算得到的探测器三维反应率分布与电厂实测三维反应率分布对比得到。
[0020]
进一步地，所述的若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，
得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等；
[0021]
定义组件平均功率和探测器反应率的相关系数为r，将反应率-组件平均功率转换因子不确定度表示为：
[0022][0023]
传统的方法假设可直接获得但该假设存在一定的不合理性。本发明摒弃该假设，并通过如下方法得到
[0024]
s20：在堆芯程序中，通过对堆芯状态点(硼浓度，温度，功率等参数)开展扰动，可以计算得到一一对应的组件功率和探测器反应率{a1，a2，
……
，an}扰动数据集；
[0025]
s21：通过所述扰动数据集得到和的比例关系以及相关系数r；
[0026]
s22：利用电厂实测反应率得到的通过步骤s21得到的比例关系与相关系数r求解反应率-组件平均功率转换因子的不确定度
[0027]
进一步地，所述的进行不确定度合成，得到间接测量测量参数并计算不确定度；包括：
[0028]
根据棒功率分布不确定度反应率-组件平均功率转换因子不确定度反应率不确定度σc(a)，进行不确定度的合成，即可得到fq的不确定度，即：
[0029][0030]
上述可得到fq的不确定度，f
δh
的不确定度可以通过类似方法获得，区别在于采用二维径向反应率分布。
[0031]
第二方面，本发明又提供了一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的装置，该装置支持所述的一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法，该装置包括：
[0032]
获取单元，用于获取临界装置、电厂实测数据，同时获取物理设计程序计算数据；
[0033]
数据判断单元，用于根据获取的数据，分析数据是否为直接测量参数；
[0034]
直接测量参数的不确定度计算单元，用于根据所述数据判断单元的判断所述数据为直接参量参数，则采用直接测量参数法进行计算值与测量值偏差统计，计算得到直接测量参数的不确定度；
[0035]
间接接测量参数的不确定度计算单元，用于根据所述数据判断单元的判断所述数
据为间接测量参数，则采用间接测量参数分解法对所述数据进行分解，得到分解量；再次判断所述分解量是否为直接测量参数，若所述分解量是直接测量参数，则采用直接测量参数法进行计算；若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等，得到分解量不是直接测量参数的不确定度；
[0036]
不确定度合成单元，进行不确定度合成，得到间接测量测量参数并计算不确定度。
[0037]
进一步地，所述直接测量参数包括临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等；
[0038]
所述间接测量参数为热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等。
[0039]
进一步地，所述间接接测量参数的不确定度计算单元的执行过程如下：
[0040]
将所述间接测量参数转化为燃料棒功率后进行分解，热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等均可以转化为燃料棒功率比上一个定值(比如，)，分解公式为：
[0041][0042]
其中，a为反应率，为组件平均功率，p为燃料棒功率；
[0043]
通过上式可将所述间接测量参数分解为三个分解量，进而所述间接测量参数的不确定度分解为三个部分：棒功率分布不确定度反应率-组件平均功率转换因子不确定度反应率不确定度σc(a)；
[0044]
对分解后的三个部分分别求其不确定度即可；其中，棒功率分布不确定度可通过堆芯程序功率分布重构后的棒功率与临界装置试验实测值对比得到，反应率不确定度σc(a)可通过堆芯程序计算得到的探测器三维反应率分布与电厂实测三维反应率分布对比得到。
[0045]
进一步地，所述间接接测量参数的不确定度计算单元中，若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等；具体的执行过程如下：
[0046]
在堆芯程序中，通过对堆芯状态点(硼浓度，温度，功率等参数)开展扰动，可以计算得到一一对应的组件功率和探测器反应率{a1，a2，
……
，an}扰动数据集；
[0047]
通过所述扰动数据集得到和的比例关系以及相关系数r；
[0048]
利用电厂实测反应率得到的通过步骤s21得到的比例关系与相关系数r求解反应率-组件平均功率转换因子的不确定度
[0049]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0050]
本发明方法及装置，针对临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等直接测量参数，采用直接测量参数法对测量值与计算值的绝对偏差进行参数统计得到计算不确定度；针对热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等间接测量参数，采用间接测量参数分解法，摒弃原有不合理假设，通过扰动方法获得计算不确定度。本发明与现有技术相比，可实现直接测量参数，同时解决了fq、f
δh
等间接测量参数不确定度量化过程中假设不合理的问题，完善了压水堆核设计软件包(组件计算程序和堆芯计算程序)确认体系。
附图说明
[0051]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0052]
图1为本发明一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法流程图。
[0053]
图2为本发明一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的装置结构图。
具体实施方式
[0054]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0055]
实施例1
[0056]
如图1所示，图1为本发明一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法流程图，即压水堆核设计软件包计算不确定度量化方法的逻辑流程图；
[0057]
本发明一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法，该方法包括：
[0058]
获取临界装置、电厂实测数据，同时获取物理设计程序计算数据；
[0059]
根据获取的数据，分析数据是否为直接测量参数；
[0060]
若为直接参量参数，则采用直接测量参数法进行计算值与测量值偏差统计，计算得到直接测量参数的不确定度；其中，所述直接测量参数包括临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等。
[0061]
若为间接测量参数，则采用间接测量参数分解法对所述数据进行分解，得到分解量；再次判断所述分解量是否为直接测量参数，若所述分解量是直接测量参数，则采用直接测量参数法进行计算；若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等，得到分解量不是直接测量参数的不确定度；其中，所述间接测量参数为热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等。
[0062]
进行不确定度合成，得到间接测量测量参数并计算不确定度。
[0063]
具体地，所述的若为间接测量参数，则采用间接测量参数分解法对所述数据进行分解，得到分解量；具体包括：
[0064]
s10：将所述间接测量参数转化为燃料棒功率后进行分解，热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等均可以转化为燃料棒功率比上一个定值(比如，)，分解公式为：
[0065][0066]
其中，a为反应率，为组件平均功率，p为燃料棒功率；
[0067]
s11：通过上式可将所述间接测量参数分解为三个分解量，进而所述间接测量参数的不确定度分解为三个部分：棒功率分布不确定度反应率-组件平均功率转换因子不确定度反应率不确定度σc(a)；
[0068]
对分解后的三个部分分别求其不确定度即可；其中，棒功率分布不确定度可通过堆芯程序功率分布重构后的棒功率与临界装置试验实测值对比得到，反应率不确定度σc(a)可通过堆芯程序计算得到的探测器三维反应率分布与电厂实测三维反应率分布对比得到。
[0069]
具体地，所述的若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等；
[0070]
定义组件平均功率和探测器反应率的相关系数为r，将反应率-组件平均功率转换因子不确定度表示为：
[0071][0072]
传统的方法假设可直接获得但该假设存在一定的不合理性。本发明摒弃该假设，并通过如下方法得到
[0073]
s20：在堆芯程序中，通过对堆芯状态点(硼浓度，温度，功率等参数)开展扰动，可以计算得到一一对应的组件功率和探测器反应率{a1，a2，
……
，an}扰动数据集；
[0074]
s21：通过所述扰动数据集得到和的比例关系以及相关系数r；
[0075]
s22：利用电厂实测反应率得到的通过步骤s21得到的比例关系与相关系数r求解反应率-组件平均功率转换因子的不确定度
[0076]
具体地，所述的进行不确定度合成，得到间接测量测量参数并计算不确定度；包括：
[0077]
根据棒功率分布不确定度反应率-组件平均功率转换因子不确定度
反应率不确定度σc(a)，进行不确定度的合成，即可得到fq的不确定度，即：
[0078][0079]
上述可得到fq的不确定度，f
δh
的不确定度可以通过类似方法获得，区别在于采用二维径向反应率分布。
[0080]
本发明一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法，针对临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等直接测量参数，采用直接测量参数法对测量值与计算值的绝对偏差进行参数统计得到计算不确定度；针对热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等间接测量参数，采用间接测量参数分解法，摒弃原有不合理假设，通过扰动方法获得计算不确定度。本发明与现有技术相比，可实现直接测量参数，同时解决了fq、f
δh
等间接测量参数不确定度量化过程中假设不合理的问题，完善了压水堆核设计软件包(组件计算程序和堆芯计算程序)确认体系。
[0081]
实施例2
[0082]
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的装置，该装置支持实施例1所述的一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法，该装置包括：
[0083]
获取单元，用于获取临界装置、电厂实测数据，同时获取物理设计程序计算数据；
[0084]
数据判断单元，用于根据获取的数据，分析数据是否为直接测量参数；
[0085]
直接测量参数的不确定度计算单元，用于根据所述数据判断单元的判断所述数据为直接参量参数，则采用直接测量参数法进行计算值与测量值偏差统计，计算得到直接测量参数的不确定度；
[0086]
间接接测量参数的不确定度计算单元，用于根据所述数据判断单元的判断所述数据为间接测量参数，则采用间接测量参数分解法对所述数据进行分解，得到分解量；再次判断所述分解量是否为直接测量参数，若所述分解量是直接测量参数，则采用直接测量参数法进行计算；若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等，得到分解量不是直接测量参数的不确定度；
[0087]
不确定度合成单元，进行不确定度合成，得到间接测量测量参数并计算不确定度。
[0088]
为了进一步的对本实施例进行说明，所述直接测量参数包括临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等；
[0089]
所述间接测量参数为热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等。
[0090]
为了进一步的对本实施例进行说明，所述间接接测量参数的不确定度计算单元的执行过程如下：
[0091]
将所述间接测量参数转化为燃料棒功率后进行分解，热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等均可以转化为燃料棒功率比上一个定值(比如，)，分解公式为：
[0092][0093]
其中，a为反应率，为组件平均功率，p为燃料棒功率；
[0094]
通过上式可将所述间接测量参数分解为三个分解量，进而所述间接测量参数的不确定度分解为三个部分：棒功率分布不确定度反应率-组件平均功率转换因子不确定度反应率不确定度σc(a)；
[0095]
对分解后的三个部分分别求其不确定度即可；其中，棒功率分布不确定度可通过堆芯程序功率分布重构后的棒功率与临界装置试验实测值对比得到，反应率不确定度σc(a)可通过堆芯程序计算得到的探测器三维反应率分布与电厂实测三维反应率分布对比得到。
[0096]
为了进一步的对本实施例进行说明，所述间接接测量参数的不确定度计算单元中，若所述分解量不是直接测量参数，则对堆芯状态开展扰动计算，得到扰动数据集，通过所述扰动数据集得到反应率、组件平均功率比例关系及相关系数等；
[0097]
定义组件平均功率和探测器反应率的相关系数为r，将反应率-组件平均功率转换因子不确定度表示为：
[0098][0099]
传统的方法假设可直接获得但该假设存在一定的不合理性。本发明摒弃该假设，并通过如下过程得到
[0100]
在堆芯程序中，通过对堆芯状态点(硼浓度，温度，功率等参数)开展扰动，可以计算得到一一对应的组件功率和探测器反应率{a1,a2,
……
,an}扰动数据集；
[0101]
通过所述扰动数据集得到和的比例关系以及相关系数r；
[0102]
利用电厂实测反应率得到的通过步骤s21得到的比例关系与相关系数r求解反应率-组件平均功率转换因子的不确定度
[0103]
本发明装置，针对临界硼浓度、控制棒积分/微分价值、等温温度系数等直接测量参数，采用直接测量参数法对测量值与计算值的绝对偏差进行参数统计得到计算不确定度；针对热流密度热管因子fq、核焓升热管因子f
δh
等间接测量参数，采用间接测量参数分解法，摒弃原有不合理假设，通过扰动方法获得计算不确定度。本发明与现有技术相比，可实
现直接测量参数，同时解决了fq、f
δh
等间接测量参数不确定度量化过程中假设不合理的问题，完善了压水堆核设计软件包(组件计算程序和堆芯计算程序)确认体系。
[0104]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0105]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0106]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0107]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0108]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。