一种测量反应堆堆芯增殖特性对称性的试验方法与流程

本发明属于反应堆运行物理与安全领域，具体涉及一种测量反应堆堆芯增殖特性对称性的试验方法。

背景技术：

反应堆在装料完成后，通常要进行堆芯装载正确性、对称性检查，以判断装料正确性和堆芯特性是否符合核设计。最直观的方法是通过换料机摄像头逐个核查燃料组件标识，以确认装载正确，但这种手段无法检查堆芯的增殖特性，并判断新装载的堆芯在核设计特性上是否满足对称性准则。现有的压水堆核电机组通常在零功率物理试验阶段，通过移动的堆内探测器测量堆芯通量图，计算判断象限功率倾斜和燃料组件功率是否符合理论计算；这种方法需要移动压力容器底部插入的堆内探测器，存在机械卡涩风险；测量后需要通过专门的理论软件来恢复计算堆芯功率，误差较大；它提供了整体象限功率对称性的判断，没有燃料组件增殖特性对称性的计算判断。

亟需研究一种测量反应堆堆芯增殖特性对称性的试验方法，解决上述堆芯功率对称性计算误差较大、缺乏对称位置燃料组件增殖特性对称性的计算判断的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种测量反应堆堆芯增殖特性对称性的试验方法，该方法无需额外的理论软件恢复计算堆芯功率，就能够更准确的测量反应堆堆芯增殖特性的对称性，并精细的测量反应堆堆芯增值特性的对称性，计算误差小；同时避免使用移动式堆内探测器测量带来的机械卡涩风险。

实现本发明目的的技术方案：一种测量反应堆堆芯增殖特性对称性的试验方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1)选取合适的试验初始状态；

步骤(2)确定参考控制棒束；

步骤(3)提升主调节棒组，使反应堆达到可控的超临界状态；

步骤(4)下落上述步骤(2)中的参考控制棒束，记录反应堆堆芯反应性的变化；

步骤(5)逐步提升参考控制棒束至初始位置，并使反应堆功率恢复至参考控制棒束落棒前的功率水平；

步骤(6)按照步骤(4)和(5)，逐个测量成组控制棒的对称棒束，记录各个棒束下落前后的反应堆堆芯反应性变化δρik；

步骤(7)根据步骤(6)中得到的各个棒束下落前后的反应堆堆芯反应性变化δρik，得出反应堆堆芯增殖特性的对称性；

步骤(8)重复上述步骤(4)、(5)、(6)和(7)，完成其它组控制棒各个对称棒束的增殖特性对称性的测量。

所述的步骤(1)中的试验初始状态为反应堆功率控制在零功率物理试验上限pmax以下。

所述的步骤(4)中当反应堆功率增长到较高功率水平时，通过断电的方式下落参考控制棒束。

所述的步骤(7)中采用对称比较的方法分析得出堆芯增殖特性的对称性，即得到不对称度。

所述的步骤(7)中各个控制棒束下落位置的反应堆堆芯增殖特性与对称位置平均值的不对称度如下：

所述的步骤(2)中选取反应堆堆芯坐标为13-30位置的控制棒束作为参考棒。

所述的步骤(3)中提升主调节棒组引入0.03βeff～0.06βeff的正反应性。

所述的步骤(4)中反应堆功率增长到较高功率水平是指当反应堆功率增长到5pmax，参考控制棒束为反应堆堆芯坐标为13-30的位置的控制棒束。

所述的步骤(4)中记录反应堆堆芯反应性的变化采用数字化反应性仪记进行记录。

所述的步骤(5)中的参考控制棒束落棒前的反应堆功率为5pmax。

本发明的有益技术效果在于：本发明的方法针对反应堆设计特点，采取一种直接测量的试验方法-落棒法，测量堆芯增殖特性的对称性。该方法可避免开发、使用专门的理论软件进行堆芯功率恢复计算，在提高测量结果准确性和精细性的同时，降低电站运行成本；也消除了使用移动式堆内探测器测量带来的机械卡涩风险。

附图说明

图1为现有技术中的一种压水堆机组首循环堆芯燃料装载图；

图2为采用本发明所提供的方法测量堆芯增值特性对称性时反应性的测量曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，以某压水堆机组作为描述对象，对本发明所供一种测量反应堆堆芯增殖特性对称性的试验方法作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供的一种测量反应堆堆芯增殖特性对称性的试验方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1)选取合适的试验初始状态。

试验应在最小可监测功率水平下进行，此时没有功率反馈效应或者可以忽略，增殖特性的非对称性偏差在落棒时能够更准确和真实的得到测量。本实施例中，试验初始状态为反应堆功率控制在零功率物理试验上限pmax以下。

步骤(2)确定参考控制棒束。

在测量每一组中对称的几束控制棒价值之前，需测量参考棒束价值基本一致，以便确保整个试验期间反应堆堆芯状态基本一致。本实施例中，选取图1反应堆堆芯坐标为13-30位置的控制棒束作为参考棒。

13-30为本实施例的选择对象，根据不同机组参考棒束可以改变。

步骤(3)提升主调节棒组，使反应堆达到某一可控的超临界状态。

该步骤的目的是使主调节棒组落棒前反应堆功率短时(短时具体指3～5分钟)增长至某一较高值(较高值的具体值指3～5倍的pmax)，使落棒后堆外电离室测量的电流远离本底扰动范围，提高测量精度。本实施例中，提升主调节棒组引入0.03βeff～0.06βeff的正反应性。

引入正反应性少，则功率增长至5pmax，需要时间更长一些。

在循环初零功率台阶，堆芯各种反应性负反馈量很小或可忽略。此时提升控制棒，即可使反应堆达到可控的超临界状态，即反应性持续维持正值。可控超临界状态，即虽然堆芯处于超临界，但是功率很低，反应性、周期、冷却剂温度都持续在监测中，控制棒适当下插即可很快抵消正反应性，反应堆恢复临界状态甚至次临界状态。

不同机型的压水堆的主调节棒组不一样。对于图1，主调节棒共6束，位于图中堆芯坐标12-31、10-23、10-35、06-23、06-35、04-29处。

步骤(4)下落上述步骤(2)中的参考控制棒束，记录反应堆堆芯反应性的变化

当反应堆功率增长到某一较高功率水平时，通过断电的方式下落参考控制棒束，通过数字化反应性仪记录反应堆堆芯反应性的变化。

本实施例中，当反应堆功率增长到5pmax时，通过断电的方式下落反应堆堆芯坐标为13-30位置的参考控制棒束，通过数字化反应性仪记录此过程中的反应堆堆芯反应性的变化。

步骤(5)恢复参考控制棒束的供电，逐步提升该参考控制棒束至初始位置，并使反应堆功率恢复至参考控制棒束落棒前的功率水平。

本实施例中，参考控制棒束落棒前的反应堆功率为5pmax。

步骤(6)按照步骤(4)和(5)，逐个测量成组控制棒的对称棒束，记录各个棒束下落前后的反应堆堆芯反应性变化δρik。

本实施例图2所示，为反应堆堆芯的第8组控制棒增值特性对称性的反应性的测量曲线，反应堆堆芯的第8组控制棒中6束对称控制棒(第8组控制棒共9束，另外3束靠近堆芯中心，与该6个不对称，本测量不涉及这6束)分别为05-20、05-38、14-29、02-29、11-38、11-20，通过数字化反应性仪记录各个棒束下落前后的上述控制棒下落前后反应堆堆芯反应性变化为δρik。

上述本实施例中的6束控制棒即为相互对称，图1中的反应堆堆芯为1/6对称。

δρik指第k组控制棒中的第i束的控制棒下落前后堆芯反应性变化。

步骤(7)根据步骤(6)中得到的各个棒束下落前后的反应堆堆芯反应性变化δρik，得出反应堆堆芯增殖特性的对称性。

通过对称比较的方法得出反应堆堆芯增殖特性的对称性，即得到不对称度。各个控制棒束下落位置的反应堆堆芯增殖特性与对称位置平均值的不对称度是计算公式如下：

其中，为第k组控制棒中6束对称棒束价值(δρ1k,δρ2k,δρ3k,δρ4k,δρ5k,δρ6k)的算术平均值，如δρ1k为附图2中05-20控制棒下插前后数字化反应性仪记录的反应性差值。

本实施例测量的第8组控制棒位置燃料组件增殖特性的不对称度最大为3.23％，满足小于10％的验收准则。

步骤(8)重复上述步骤(4)、(5)、(6)和(7)，完成其它组控制棒各个对称棒束的增殖特性对称性的测量。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。