核电厂反应堆换棒系统及方法与流程

本发明涉及核电仪控，尤其涉及一种核电厂反应堆换棒系统及方法。

背景技术：

1、核电厂反应堆和汽轮发电机组之间的功率协调控制极为重要，二者涉及核能向电能的转换，也涉及与电能之间的能量平衡，只有安全可靠的堆机匹配才能确保核电厂安全、经济地运行。

2、当前部分核电厂，反应堆控制系统采用了mode-g模式，其特点是通过调节温度棒组、功率棒组和调节硼浓度来协调控制反应性和机组功率。功率棒组用于补偿大范围的功率变化(即粗调)，温度棒组用于控制一回路平均温度(即细调)，调硼用于补偿燃耗引起的慢反应性变化和氙效应引起的大范围反应性变化。然而，mode-g模式需操纵员每天多次手动调硼补偿燃耗带来的慢反应性，存在废水产生量大、自动化水平低、灵活性差等缺陷，还会因t棒组长期插入堆芯会加剧燃料阴影效应，进而影响径向功率峰值因子，以及忽略了一回路功率对换棒工作的影响，导致换棒工作存在一定的安全风险。目前核电厂正缺乏一种可削弱燃料阴影效应且能够实现自动换棒的换棒方式。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种核电厂反应堆换棒系统及方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂反应堆换棒系统，包括：

3、功率判断单元，用于判断一回路功率是否稳定，并生成用于表征一回路功率是否稳定的判断结果；

4、防止功率波动单元，用于实时监测所述一回路功率的波动状态；以及

5、换棒执行单元，用于在确定所述一回路功率稳定后，根据所述波动状态依次对各温度棒组所包括的第一和第二t棒组进行棒位互换处理。

6、优选地，所述核电厂反应堆换棒系统还包括：

7、顺序控制单元，用于根据设定规律向所述换棒执行单元发送可控制各所述温度棒组执行棒位互换处理的执行指令，以在当前温度棒组完成棒位互换后，才会控制未完成棒位互换的温度棒组进行所述棒位互换处理。

8、优选地，所述核电厂反应堆换棒系统还包括：记忆单元，用于记录所有t棒组在进行所述棒位互换处理前所对应的初始棒位；

9、所述换棒执行单元包括用于根据升降指令控制t棒组提升或下插的控制棒动作机构和与各所述温度棒组一一对应的多个棒组对执行单元；

10、其中，每一个所述棒组对执行单元包括：

11、启停控制模块，用于获取并根据暂停指令、结束指令和相应温度棒组的执行指令生成启停指令；

12、第一棒组执行模块，用于获取并根据所述启停指令，以及相应温度棒组的第一t棒组的实时棒位和第二t棒组的初始棒位生成所述第一t棒组的升降指令；以及

13、第二棒组执行模块，用于获取并根据所述启停指令，以及所述相应温度棒组的第二t棒组的实时棒位和第一t棒组的初始棒位生成所述第二t棒组的升降指令。

14、优选地，所述第一和第二棒组执行模块分别包括：

15、比较模块，其第二输入端获取相应t棒组的实时棒位，其第一输入端获取与所述相应t棒组成对的另一t棒组的初始棒位，其第一输出端输出所述相应t棒组的下插信号，其第二输出端输出可指示所述相应t棒组是否完成升降动作的完成指示信号，其第三输出端输出所述相应t棒组的提升信号；

16、第一与门，其各输入端分别获取不闭锁下插信号、所述启停指令和下插信号，且通过其输出端输出所述相应t棒组的下插指令；以及

17、第二与门，其各输入端分别获取不闭锁提升信号、所述启停指令和提升信号，且通过其输出端输出所述相应t棒组的提升指令。

18、优选地，所述启停控制模块包括：

19、第一rs触发器，其r端获取所述执行指令，其s端获取所述结束指令；

20、第一或门，其一输入端获取所述暂停指令，另一输入端连接所述第一rs触发器的输出端；以及

21、第一非门，其输入端连接所述第一或门的输出端，且通过其输出端输出所述启停指令。

22、优选地，所述防止功率波动单元包括：

23、减法器模块，其第一端获取一回路温度设定值，其第二端获取一回路平均温度测量值，用于计算所述一回路温度设定值减一回路平均温度测量值的差值；

24、选择控制模块，用于获取并根据各t棒组的完成指示信号和各所述温度棒组的执行指令生成选择控制信号；

25、选择模块，其第一输入端接入所述差值，其选择端接入所述选择控制信号，以根据所述选择控制信号选择是否输出所述差值；

26、第一限值比较模块，用于在所述差值大于第一限值时，输出可控制正在进行所述棒位互换处理的需下插棒位的t棒组暂停下插棒位的不闭锁下插信号；以及

27、第二限值比较模块，用于在所述差值小于第二限值时，输出可控制正在进行所述棒位互换处理的需提升棒位的t棒组暂停提升棒位的不闭锁提升信号。

28、优选地，所述选择控制模块包括第二或门，以及与各所述温度棒组一一对应的多个触发模块；

29、其中，每一个所述触发模块包括：

30、第三或门，其第一、第二输入端分别获取相应温度棒组中两个t棒组的完成指示信号；

31、第四与门，其第一输入端连接所述第三或门的输出端，其第二输入端获取所述相应温度棒组的执行指令；

32、第二rs触发器，其r端连接所述第四与门的输出端，其s端获取所述相应温度棒组的执行指令；

33、所述第二或门的各输入端分别连接各所述触发模块包括的第二rs触发器的输出端，所述第二或门的输出端输出所述选择控制信号。

34、优选地，所述功率判断单元包括：

35、温度测量模块，用于采集一回路温度测量值；

36、锁存模块，其锁存端用于接收绝对值比较结果，其输入端连接所述温度测量模块以获取所述一回路温度测量值，用于根据所述绝对值比较结果输出锁存参考值；

37、绝对值比较模块，其第一端获取所述一回路温度测量值，其第二端连接所述锁存模块的输出端以获取所述锁存参考值，其第三端获取第一设定值，用于判断所述一回路平均温度测量值与锁存参考值的偏差绝对值是否大于第一设定值，且通过其输出端输出所述绝对值比较结果；

38、第五非门，其输入端连接绝对值比较模块的输出端以获取所述比较信号，进而对所述比较信号进行非运行处理；以及

39、前延时模块，其输入端连接所述第五非门的输出端，用于延时第一设定时间后，通过其输出端输出所述判断结果。

40、本发明还构造了一种核电厂反应堆换棒方法，包括：

41、s10、判断一回路功率是否稳定，若是执行下一步；

42、s20、实时监测所述一回路功率的波动状态；

43、s30、根据所述波动状态依次对各温度棒组所包括的两个t棒组进行棒位互换处理。

44、优选地，在所述s30中，还包括：只有在当前温度棒组完成棒位互换后，才允许未完成棒位互换的温度棒组进行所述棒位互换处理。

45、优选地，在所述s10中，所述判断一回路功率是否稳定的步骤，包括：

46、在第一设定时间内，判断一回路平均温度测量值与锁存参考值的偏差绝对值是否小于第一设定值，若是判定一回路功率稳定，否则判定一回路功率不稳定。

47、优选地，所述第一设定时间为200秒；和/或，所述第一设定值为0.4℃。

48、优选地，在所述s30之前还包括：记录所有t棒组在进行所述棒位互换处理前所对应的初始棒位；

49、在所述s30中，所述棒位互换处理包括：

50、在接收到用户输入的暂停指令时，控制所有t棒组停止在当前位置；

51、在未接收到用户输入的暂停指令时，控制需提升棒位的t棒组和需下插棒位的t棒组分别以相同速度提升棒位以及下插棒位，直至需提升棒位的t棒组的位置升至需下插棒位的t棒组的初始棒位、需下插棒位的t棒组的位置降至需提升棒位的t棒组的初始棒位。

52、优选地，所述s30包括：

53、s301、实时监测一回路平均温度测量值；

54、s302、若一回路平均温度设定值与所述一回路平均温度测量值的差值大于第一限值，则控制正在进行所述棒位互换处理的需下插棒位的t棒组暂停下插棒位；

55、s303、若所述一回路平均温度设定值与所述一回路平均温度测量值的差值小于第二限值，则控制正在进行所述棒位互换处理的需提升棒位的t棒组暂停提升棒位。

56、优选地，所述第一限值为0.3℃，所述第二限值为-0.3℃。

57、实施本发明的技术方案，通过功率判断单元生成用于表征一回路功率是否稳定的判断结果，以及通过防止功率波动单元实时监测一回路功率的波动状态，最后，换棒执行单元确定一回路功率稳定后，根据波动状态依次对各温度棒组所包括的第一和第二t棒组进行棒位互换处理；实施本发明可以高效、稳定且可靠地自动实现换棒工作，克服了废水产生量大、自动化水平低、灵活性差和阴影效应剧烈等缺陷，极大减轻操纵员工作负荷并降低人因失误风险。