本发明涉及钠冷快堆反应堆监测,特别是涉及一种大型钠冷快堆启动过程热核功率偏差控制方法、计算机设备及存储介质。
背景技术:
1、随着核能行业的不断发展,为进一步提高核反应堆的安全性、经济性和可靠性,世界各国于21世纪初提出了发展第四代先进堆型,其中包括三种快堆堆型。我国的快堆技术基础研究始于1960年,钠冷快堆作为快堆堆型之一,是当今世界上唯一实际可行的增殖堆型,相比压水堆1%的铀资源利用率,钠冷快堆可将铀资源的利用率提高到60~70%,达到充分利用铀资源的目的,因此发展快堆具有重要意义。
2、为了实现反应堆的稳定控制,让反应堆从启动到功率提升至满功率运行全过程始终保持较小的热核功率偏差,必须实时准确测量反应堆核功率和热功率,并通过热核功率关系拟合曲线计算出热核功率实时偏差,通过拟合修改热核功率修正系数,使热核功率偏差始终保持在1.5%pn范围内,达到热核功率稳定匹配的目的,实现反应堆稳定启动和控制。
3、不同于压水堆,钠冷快堆从0~100%功率启堆升功率过程中,反应堆堆芯温度从250℃升至550℃,升功率过程呈现大温度跨度,温度变化将引起反应堆中子注量率变化,从而导致温度效应对核功率准确测量的影响明显;且在反应堆升功率过程中,随着燃耗的加深,燃耗效应导致核功率和热功率的偏差大。
4、因此钠冷快堆升功率过程中需要实时关注核功率和热功率的偏差,选定不同的核功率平台进行热平衡试验,核功率和热功率达到一定偏差后需要马上进行热核功率偏差校正,消除温度效应和燃耗效应对核功率测量的影响;同时在28%pn功率平台,汽轮发电机执行并网操作过程中,堆芯温度出现突变,热功率并网后功率下降,导致热核功率偏差超过1.5%pn,不满足运行技术规范要求,影响钠冷快堆稳定控制。
5、为了解决上述问题,消除钠冷快堆启动过程中温度效应和燃耗效应对核功率的影响,避免钠冷快堆启动过程中热核功率偏差超过1.5%pn,节省不同功率平台执行热核功率偏差修正时间,需要研发钠冷快堆启动过程热核功率偏差精确控制技术,使得钠冷快堆启动过程中核功率与热功率始终保持一致。
技术实现思路
1、本发明的目的在于,提供一种大型钠冷快堆启动过程热核功率偏差控制方法、计算机设备及存储介质,使得钠冷快堆启动过程中核功率与热功率始终保持一致。
2、为了实现上述目的,一方面,本发明提供一种大型钠冷快堆启动过程热核功率偏差控制方法,包括如下步骤:
3、步骤101、确定功率量程通道中温度效应和燃耗效应对核功率的影响系数;
4、步骤102、确定功率量程通道的两段核功率-电流拟合直线函数;
5、步骤103、确定功率量程通道的热核功率标定函数;
6、步骤104、将功率量程通道的热核功率标定函数进行核功率温度效应校正系数和核功率燃耗效应校正系数分离,得到功率量程通道的最终热核功率标定函数;
7、步骤105、在钠冷快堆启动过程中,调整功率量程通道的最终热核功率标定函数中的参数,使得功率平台下的核功率实际值与核功率输出值之间的差值小于设定值;
8、功率平台下的核功率输出值为各个功率量程通道中该功率平台下的核功率输出值的平均值。
9、作为其中一种可实现的方式,步骤101,确定功率量程通道中温度效应和燃耗效应对核功率的影响系数,包括如下步骤:
10、获取钠冷快堆首次启动调试数据;
11、根据钠冷快堆首次启动调试数据,确定功率量程通道中温度效应和燃耗效应对核功率的影响系数。
12、作为其中一种可实现的方式,钠冷快堆首次启动调试数据包括钠冷快堆首次启动升功率阶段,各功率平台下的热平衡计算值和核功率实际值以及各功率量程通道中各功率平台下的功率量程电流值;
13、功率量程通道中温度效应对核功率的影响系数=(功率量程通道中100%pn功率平台下的功率量程电流值÷功率量程通道中7%pn功率平台下的功率量程电流值)÷(100%pn功率平台下的核功率实际值÷7%pn功率平台下的核功率实际值);
14、功率量程通道中综合效应对核功率的影响系数=(功率量程通道中100%pn功率平台下的功率量程电流值÷功率量程通道中1%pn功率平台下的功率量程电流值)÷(100%pn功率平台下的核功率实际值÷1%pn功率平台下的核功率实际值);
15、功率量程通道中燃耗效应对核功率的影响系数=功率量程通道中综合效应对核功率的影响系数÷功率量程通道中温度效应对核功率的影响系数;
16、功率平台下的核功率实际值与热平衡计算值的比值为固定值,根据功率平台下的热平衡计算值确定功率平台下的核功率实际值;pn为额定核功率,为设计值。
17、作为其中一种可实现的方式,步骤102,确定功率量程通道的两段核功率-电流拟合直线函数,包括如下步骤:
18、根据钠冷快堆首次启动调试数据,以功率平台下的核功率实际值为纵坐标,以功率量程通道中功率平台下的功率量程电流值为横坐标,对各个功率平台下的核功率实际值与功率量程通道中各个功率平台下的功率量程电流值进行曲线绘制,找出曲线拐点;
19、以曲线拐点为交点,对曲线上下两部分分别进行线性拟合,获得功率量程通道的两段核功率-电流拟合直线函数;
20、功率量程通道的两段核功率-电流拟合直线函数为:
21、
22、其中,p实际为功率平台下的核功率实际值;k1为功率量程通道的第一段核功率-电流拟合直线函数的斜率;k2为功率量程通道的第二段核功率-电流拟合直线函数的斜率;b2为功率量程通道的第二段核功率-电流拟合直线函数的截距;i为功率量程通道中功率平台下的功率量程电流值;i0为功率量程通道中拐点功率平台下的功率量程电流值,拐点功率平台通过功率量程通道的两段核功率-电流拟合直线函数的交点确定。
23、作为其中一种可实现的方式,步骤103中,功率量程通道的热核功率标定函数为:
24、
25、其中,p输出为功率量程通道中功率平台下的核功率输出值;k’1为功率量程通道的第一核功率校正系数,初始值等于功率量程通道的第一段核功率-电流拟合直线函数的斜率k1;k’2为功率量程通道的第二核功率校正系数,初始值等于功率量程通道的第二段核功率-电流拟合直线函数的斜率k2;b’2为功率量程通道的核功率校正常数,初始值等于功率量程通道的第二段核功率-电流拟合直线函数的截距b2;i为功率量程通道中功率平台下的功率量程电流值;i0为功率量程通道中拐点功率平台下的功率量程电流值;拐点功率平台通过功率量程通道的两段核功率-电流拟合直线函数的交点确定。
26、作为其中一种可实现的方式,步骤104中,将功率量程通道的热核功率标定函数中的核功率校正系数分离为核功率温度效应校正系数和核功率燃耗效应校正系数,得到功率量程通道的最终热核功率标定函数;
27、功率量程通道的最终热核功率标定函数为:
28、
29、其中,p输出为功率量程通道中功率平台下的核功率输出值;k3为功率量程通道的核功率燃耗效应校正系数;
30、k”1为功率量程通道的第一核功率温度效应校正系数;k”1的初始值=k’1的初始值÷k3的初始值;
31、k”2为功率量程通道的第二核功率温度效应校正系数;k”2的初始值=k’2的初始值÷k3的初始值;
32、b”2为功率量程通道的第二核功率校正常数;b”2的初始值=b’2的初始值÷k3的初始值;
33、i为功率量程通道中功率平台下的功率量程电流值;i1=i0/k3;i0为功率量程通道中拐点功率平台下的功率量程电流值。
34、作为其中一种可实现的方式,步骤105中,钠冷快堆升功率阶段,k3=1,通过调整k”1、k”2和b”2使得功率平台下的核功率实际值与核功率输出值的差值小于1.5%pn;钠冷快堆满功率运行阶段,k”1、k”2和b”2不再发生变化,通过调整k3使得功率平台下的核功率实际值与核功率输出值的差值小于1.5%pn。
35、第二方面,本发明提供一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有计算机可读指令,所述处理器执行所述计算机可读指令时实现上述大型钠冷快堆启动过程热核功率偏差控制方法的步骤。
36、第三方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令被执行时实现上述大型钠冷快堆启动过程热核功率偏差控制方法的步骤。
37、本发明的有益技术效果:
38、本发明的大型钠冷快堆启动过程热核功率偏差控制方法、计算机设备及存储介质,通过钠冷快堆首次启动调试数据,推算出钠冷快堆启动过程中,功率量程通道中温度效应和燃料效应对核功率的影响系数以及功率量程通道的两段核功率-电流拟合直线函数和热核功率标定函数;将功率量程通道的热核功率标定函数中的核功率校正系数分离为核功率温度效应校正系数和核功率燃耗效应校正系数,在钠冷快堆升功率阶段只需要调整核功率温度效应校正系数,在钠冷快堆满功率运行阶段只需要调整核功率燃耗效应校正系数,减少了钠冷快堆热核功率偏差标定的参数调整量,降低了钠冷快堆热核功率偏差标定难度,提高了钠冷快堆热核功率偏差标定效率,同时解决了钠冷快堆启动过程大跨度温度变化导致热核功率偏差大的问题,实现了钠冷快堆启动过程热核功率偏差精确控制,从而实现了钠冷快堆启动过程稳定控制;可以累计核功率燃耗效应校正系数,通过多次换料循环到达平衡循环后,统计确定出最终的核功率燃耗效应校正系数,从而推算出大型钠冷快堆堆外核测系统功率量程测量范围;在示范快堆中得到充分验证,可推广到后期的商用快堆,并对大型压水堆的堆外核测系统核功率标定有借鉴意义。