一种高温气冷堆局部燃料球温度控制方法及系统与流程

本发明涉及核反应堆工程，特别是一种高温气冷堆局部燃料球温度控制方法及系统。

背景技术：

1、目前模块式高温气冷堆技术是第四代核反应堆技术，核蒸汽供应系统(简称nsss模块)连接汽轮发电机组运行发电的结构型式，运行期间一个或多个nsss模块向汽轮机组供应蒸汽并做功，汽轮机带动发电机组发电。

2、随着堆芯的运行，堆芯出口的温度探测器会失效，在这些温度测点失效的情况下，也需要有控制堆芯局部温度的方法，堆芯局部温度可通过控制氦气载热率的方法得到。

技术实现思路

1、鉴于现有的高温气冷堆局部燃料球温度控制方法及系统存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明的目的是提供一种高温气冷堆局部燃料球温度控制方法及系统，能够在堆芯出口的温度探测器失效时，进行控制堆芯局部温度。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种高温气冷堆局部燃料球温度控制方法，其包括，确定高温气冷燃料球产生的热功率路线；利用温度探测器控制局部燃料球中心温度；利用载热率控制堆芯出口温度计算出局部燃料球中心温度。

5、作为本发明所述高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的一种优选方案，其中：所述确定高温气冷燃料球产生的热功率路线包括通过主氦风机推动，利用氦气介质带出，热氦通过蒸汽发生器将氦气的热能传递给二回路的给水，给水在二回路中进行加热，通过冲转汽轮机进行发电。

6、作为本发明所述高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的一种优选方案，其中：所述利用温度探测器控制局部燃料球中心温度包括在反应堆运行阶段且温度探测器有效时，根据堆芯出口的中心温度来推算局部燃料球的中心温度。

7、作为本发明所述高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的一种优选方案，其中：所述利用温度探测器控制局部燃料球中心温度还包括建立各参数的耦合模型，具体过程如下：

8、建立温度t与氦气流速v的耦合模型为：

9、t'＝va1+tina2+pa3+prea4+fa5+...+σ(x-t)2

10、其中，t'表示模型预测的温度值，v表示氦气流速，tin表示入口温度，p表示功率，pre表示压力，f表示核子流密度，σ(x-t)2表示循环函数，x为特定使用场所温度值，t为堆芯出口的中心温度；

11、建立温度t与功率p的耦合模型为：

12、t'＝pa1+pina2+va3+prea4+...+σ(x-t)2

13、其中，t'表示模型预测的温度值，p表示功率，pin表示入口温度，v表示氦气流速，pre表示压力，σ(x-t)2表示循环函数，x为特定使用场所温度值，t为堆芯出口的中心温度；

14、建立氦气流速v与功率p的耦合模型为：

15、t'＝pa1+va2+tina3+touta4+prea5+...+σ(x-t)2

16、其中，t'表示模型预测得到的温度值，p表示功率，v表示氦气流速，tin表示入口温度，tout表示出口温度，pre表示压力，σ(x-t)2表示循环函数，x为特定使用场所温度值，t为堆芯出口的中心温度。

17、作为本发明所述高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的一种优选方案，其中：各参数的耦合模型建立完成后，对各个模型进行判断，具体过程如下：

18、判断温度t与氦气流速v的耦合模型线性或非线性关系为：

19、氦气流速v与温度t的关系系数公式为：

20、

21、其中，r表示氦气流速v与温度t的关系系数，vi表示第i个样本的自变量，表示所有样本的自变量平均值，ti表示第i个样本的因变量值，表示所有样本的因变量平均值，σ表示求和符号；

22、当相关系数r≤0时，氦气流速v与温度t线性相关性较弱，若|r|<0.3则判断氦气流速与温度t存在非线性关系，若r>0.6则判断氦气流速与温度t存在线性关系；

23、建立温度t与功率p的耦合模型，判断其线性或非线性关系为：

24、计算温度t与功率p的线性相关系数r公式为：

25、

26、其中，c表示温度t与功率p的关系系数，pi表示第i个样本的自变量功率值，表示所有样本的自变量平均值，ti表示第i个样本的因变量值，表示所有样本的因变量平均值，σ表示求和符号；

27、当相关系数c≤0时，温度t与功率p线性相关性较弱，若|c|<0.3则判断温度t与功率p存在非线性关系，若c>0.6则判断温度t与功率p存在线性关系；

28、建立氦气流速v与功率p的耦合模型，判断其线性或非线性关系为：

29、计算氦气流速v与功率p的线性相关系数r公式为：

30、

31、其中，t表示氦气流速v与功率p的关系系数，pi表示第i个样本的自变量功率值，表示所有样本的自变量功率平均值，vi表示第i个样本的因变量氦气流速值，表示所有样本的因变量氦气流速平均值，σ表示求和符号；

32、当相关系数t≤0时，氦气流速v与温度t线性相关性较弱，若|t|<0.3则判断氦气流速与温度t存在非线性关系，若t>0.6则判断氦气流速与温度t存在线性关系。

33、作为本发明所述高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的一种优选方案，其中：所述利用温度探测器控制局部燃料球中心温度还包括利用堆芯出口的中心温度与燃料球表面氦气温度建立，防止堆芯局部燃料温度超1200℃，具体过程如下：

34、建立线性模型为：

35、f(x)＝a+b1*x1+b2*x2+...+bn*xn

36、其中，f(x)为局部燃料球中心温度预测值，x1...xn表示自变量，a为常数，b1...bn为回归系数；

37、建立非线性模型为：

38、f(x)＝σ[w2σ(w1x+d1)+d2]

39、其中，f(x)为局部燃料球中心温度预测值，d1和d2为偏置向量，σ为非线性激活函数，w2和w1为矩阵，x为输入量。

40、作为本发明所述高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的一种优选方案，其中：所述利用载热率控制堆芯出口温度计算出局部燃料球中心温度包括引入堆芯功率与流过堆芯氦气质量的流量比值，当堆芯出口温度探测器失效时，通过载热率控制堆芯出口最高温度，建立载热率与堆芯出口氦气最高温度关系公式为：

41、te＝484.29x+345.15

42、其中，te表示最高温度，x表示载热率。

43、第二方面，本发明实施例提供了一种高温气冷堆局部燃料球温度控制系统，其包括：运行安全模块，其确定高温气冷燃料球产生的热功率路线；控制模块，其利用温度探测器控制局部燃料球中心温度；计算模块，其利用载热率控制堆芯出口温度计算出局部燃料球中心温度。

44、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的任一步骤。

45、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的高温气冷堆局部燃料球温度控制方法的任一步骤。

46、本发明有益效果为：通过引入载热率的概念，发现堆芯出口最高温度与载热率之间存在线性关系，从而通过控制载热率的方法来控制堆芯出口最高温度，从而保障堆芯最大局部温度不超过安全限值，随着堆芯的运行，堆芯出口温度探测器会失效，在探测器失效的情况下，可通过堆芯出口最高温度与载热率之间的线性关系确定和控制堆芯燃料球最高温度，保障反应堆长期安全运行。