获取用于核电站辐射仿真系统的多核素等效参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于核反应堆工程技术领域，具体地涉及一种获取用于核电站辐射仿真系 统的多核素等效参数的方法。
【背景技术】
[0002] 核电站模拟机是核电站设计验证、系统研究分析以及操作员培训的重要工具。核 电站最大的特点是运行时会产生放射性物质。因此，核电站设计和运行的首要问题，是保证 放射性物质得到控制，防止辐射物质的泄漏和扩散。在核电站模拟机上实现对放射性物质 泄漏状态及输运迀移的准确仿真，能为核电站的设计和改进提供有效的参考依据，也能为 操作员的培训提供正确的放射性信息，间接保障核电站的安全。
[0003] 然而，目前大部分模拟机辐射监测系统对事故工况下的核电厂辐射仿真存在较大 的偏差。究其原因，一方面是对不同事故状态下反应堆的运行经验数据不足甚至缺失，另一 方面是辐射监测系统的仿真建模方法尚存在不足之处。相应的仿真建模方法包括相关的电 站系统模型、物理机理模型以及多核素等效参数获取方法。
[0004] 在建立辐射监测仿真系统的时候人们往往重视电站系统模型及物理模型，而忽视 多核素等效为单一核素的等效参数的获取。多核素等效为单一核素是核电模拟机实现工程 模型简化和运行实时性要求的必要手段。先前因各核素衰变动态特性各不相同，导致情况 复杂难以精确量化，故而往常人们会凭借工程经验人为地选取一个所属核素类中占辐射源 项比重大且半衰期较长的核素作为该类核素的等效代表核素，并在等效参数上做一些人为 的变更。这种等效参数并没有详细定量地考虑各个核素的具体比重，也没有考虑到与核素 等效密切相关的时间因素，因此具有较大的随意性、不确定性或偏差，从而给模拟机辐射监 测系统的仿真精度带来显著的影响。此外，还存在某一电站的核素等效参数不能直接用作 另一电站的核素等效参数的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于为解决上述问题而提供一种等效精度高、适用性广且使用方便 的获取用于核电站辐射仿真系统的多核素等效参数的方法。
[0006]为此，本发明公开了一种获取用于核电站辐射仿真系统的多核素等效参数的方 法，包括
[0007]S10,收集可靠的放射性源项数据，进入步骤S20 ;
[0008]S20,处理收集到的放射性源项数据，明确每一大类核素所含的具体核素及其放射 性活度或者比活度，进入步骤S30 ;
[0009]S30,由核数据库获取各相应核素的半衰期及相对原子质量，并计算出相应的衰变 常数，进入步骤S40;
[0010]S40,针对所要仿真的问题及其最大时间TP，判定是否需要采用分段等效，如果 否，则进入步骤S50 ;如果是，则进入步骤S60 ;
[0011]S50,计算问题时间t=TP所对应的等效活度衰减率λM，问题初始时刻t= 0所 对应的等效核衰变常数λnjp问题时间t=TP所对应的等效核相对原子质量My进入步骤 S80；
[0012]S60,确定问题时间的分段节点\，进入步骤S70;
[0013]S70,计算各分段问题时间节点t= \所对应的等效活度衰减率（λj，等效核衰 变常数和等效核相对原子质量,，进入步骤S80;
[0014] S80,将等效活度衰减率和等效核衰变常数λne代入等效核活度函数 乂⑴=[4, ',]如?中，或将等效活度衰减率（入册）j和等效核衰变常数（入ne)』代入等效 核活度函数
中，判断等效核活度函数与各核 素的叠加活度函数的误差是否满足设定的误差要求，如果是，则进入步骤S90;如果否，则 判断前述计算过程是否是采用整段等效，如果否，则返回步骤S60重新进行时段划分，如果 是，则判断是否仍采用整段等效，如果否，则返回步骤S60,如果是，则进入步骤S90;
[0015] 其中，N。为问题初始时刻t=0时的放射性原子核数目，（NA为第j时段的初始 时刻的放射性原子核数目，特别地，N。；
[0016]S90,输出最终的等效活度衰减率λae或（λae)j，等效核衰变常数λne或（λne)种 等效核相对原子质量l或（MJ,，即获得多核素等效参数。
[0017] 进一步的，还包括如下步骤：
[0018] 把得到的最终的等效活度衰减率λ&或（λj和等效核相对原子质量Μ6或（MJ 置入辐射监测仿真系统的核素输运模型参数中，以模拟在输运过程中核素的动态变化特 性，把得到的最终的等效核衰变常数(λ 和等效核相对原子质量Mjg⑶上置入 辐射监测仿真系统的辐射监测仪表计算式中，以计算核素的放射性水平。
[0019] 进一步的，所述步骤S20具体包括
[0020]S201，处理收集到的放射性源项数据，明确每一大类核素所含的具体核素及其放 射性活度或者比活度，进入步骤S202;
[0021] S202,以活度最小或比活度最小的核素的相应值作为除数因子，将其他核素的活 度或比活度分别除以该除数因子，使得各核素的活度或比活度转化为相对的无量纲活度 比，进入步骤S30。
[0022] 进一步的，所述步骤S60中，确定问题时间的分段节点tj，采用人为设定时间节点 或采用程序自动搜索计算分段时间节点并考虑工程仿真问题的需要做适当的调整以获得 实用的分段时间节点t,。
[0023] 进一步的，所述步骤S80具体为，绘制等效核活度函数与各核素的叠加活度函数 曲线图，并将其输出到同一图形界面，观察两者变化趋势是否有良好的吻合度，以判断是否 满足设定的误差要求。
[0024] 进一步的，所述步骤S80中，通过计算机计算等效核活度函数与各核素的叠加活 度函数的误差，判断其是否满足设定的误差要求，所述误差判断公式为
[0025]
[0026] 其中，Atotal(t)为各核素的叠加活度函数，δ。为设定的误差限值。
[0027] 进一步的，所述等效活度衰减率的计算公式为
所述等效核衰变常数的计算公式为
等效核相对原子质量的计算公式为
[0028] 其中，\。为问题初始时刻t=0时的第i类核素放射性原子核数目，λi为第i类 核素的衰变常数，Mi为第i类核素的相对原子质量。
[0029] 本发明的有益技术效果：
[0030] 本发明通过给等效核素赋予两个等效常数，一个等效常数用于描述原子核数的衰 减概率，另一个等效常数用于描述放射性活度衰减的动态特性，同时考虑了具有任意运行 历史的核反应堆源项数据和影响核素等效参数的时间因素，并对仿真问题的时间跨度可采 用分段等效或整段等效，从而具有以下优点：
[0031] 1.等效精度更高，能够高度准确地模拟多核素放射活性的动态变化特性；
[0032] 2.适用性更广泛，可应用于几乎所有类型的核电站，可针对具有任意运行历史的 核电站；
[0033] 3.使用方便。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明实施例的获取流程图；
[0035] 图2为本发明实施例的源项数据表图；
[0036]图3为本发明实施例的等效参数表图；
[0037] 图4为本发明实施例的等效效果对比图。
【具体实施方式】
[0038] 现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0039] 在此之前，先对本发明涉及到的基本原理进行简要说明。
[0040]一·衰变常数部分
[0041] 放射性核素的指数衰变规律：
[0042] N(t) =N〇e