一种标定核反应堆堆外探测器的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核反应堆堆芯监测、控制及保护技术领域，尤其涉及一种标定核反应 堆堆外探测器的方法。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，反应堆堆芯活性区02是由多个燃料栅元组件03组成的区域，被包括 在一个钢制压力容器01内。压力容器01、蒸汽发生器13及主栗16及相关的管道设备，构 成了封闭的冷却剂回路，称为一回路。由蒸汽发生器13二次侧、蒸汽管道及汽轮机15及相 关设备构成的封闭回路称为二回路。
[0003] 反应堆热功率水平及分布与反应堆内的中子通量水平及分布密切相关。反应堆在 实际运行时需要周期性地进行堆内中子通量密度的测量，通常采用堆芯可移动式探测器系 统04或者堆芯固定式探测器系统06进行堆内测量。可移动式探测器04通过指套管05将 测量探头送入堆芯并测量，信号传递到堆内测量系统RIC中。
[0004] 堆芯活性区顶部布置了约40个热电偶，用于堆芯出口冷却剂温度的测量。信号通 过机构支撑管08传递到RIC系统中。环路的入口温度测量11及环路出口温度测量10信 号作为堆芯保护及控制信号源，参与堆芯的运行保护。图2给出了国内CPR机组典型的堆 内探测器通道及堆芯出口热电偶的径向布置图。
[0005] 堆芯的控制棒09具有强烈的吸收中子特性，可用于调节堆芯内的中子通量水平 和发热功率水平等，由控制棒驱动机构实行堆芯的控制及保护。
[0006] 由于堆内可移动式探测器04不能实现实时在线的堆芯测量，通常在靠近压力容 器01外部，布置了堆外固定式探测器（EXCORE) 12,用于在线测量中子通量水平等，信号用 于堆芯的控制及保护。如图2, EXCORE通常布置在堆芯边缘对角线上。
[0007] EXCORE的特性会随着不同堆芯布置及堆芯燃耗的变化出现差异，因此需定期对 EXCORE的物理特性进行标定。
[0008] 在进行堆内及堆外的探测器标定时，目前主流二代加核电站堆芯监测的基本方法 需要对堆内的不同功率分布进行测量，在不同堆芯状态下同时建立堆内探测器与堆外探测 器的对应关系。
[0009] 具体而言，约每个季度需要进行堆内堆外探测器的标定。通过人为引入轴向功率 分布振荡（如改变控制棒组棒位引入氙振荡等），根据轴向功率振荡的不同时刻，进行连续 多次的堆芯测量，构造约6-8个通量图用于Alpha (k)，KU (k)，KL (k)参数以及T矩阵、S矩 阵的更新计算，并结合测量时刻的堆外探测器测量数据，就构成了多组的通量图测量数据， 从而建立堆内堆外的探测器相互关系。
[0010] 请参照图3所示，为目前国内二代加核电站的堆外探测器标定流程。
[0011] 第一个通量图01 -般为堆芯稳态情况下的测量结果。结合堆内探测器的测量值 及理论值，通过通量图处理软件可以同时得到测量的堆内轴向功率分布与测量的堆外探测 器电流，再将两者结合，形成一数据文件，即图3中的接口文件（INTERFACE FILE) 1。
[0012] 通量图02及通量图03,或者其它更多的通量图，则在堆芯稳态基础上，人为构造 轴向功率分布的振荡（如通过控制棒移动，人为引入氙振荡等），通过可移动式探测器对 振荡状态下的堆芯进行测量，构造多个堆内轴向功率分布与堆外测量电流相结合的数据文 件，如图 3 中接口文件（INTERFACE FILE)2 及接口文件（INTERFACE FILE)3 等。
[0013] 构造多个通量图接口文件，对应不同的堆内轴向功率分布状态，可通过堆内-堆 外标定系数处理软件05进行处理，得到堆内-堆外探测器的相关标定系数06。
[0014] 然而该做法需要人为刻意引入轴向功率振荡（如氙振荡等），从而耗费大量的时 间在低功率台阶运行。例如在启堆过程中，收集3个通量图数据需要约16个小时，堆芯重 新达到稳态则需要约24小时，如果规定堆外探测器标定系数只有在正确更正输入到相关 系统后才能升功率，则在低功率运行的时间将长达数天，严重影响电厂的经济性。另外频繁 的堆内通量图测量将导致堆内可移动式探头的敏感性下降，探头卡涩等机械故障出现的概 率大幅增大，对于堆内测量系统的维护也是一大劣势。
【发明内容】
[0015] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种减少堆芯可移动式通量图的测量次 数，减少通过人为引入堆芯扰动等方式进行堆内堆外标定的次数，提高电厂经济性并减少 硬件测量系统的损耗的标定核反应堆堆外探测器的方法。
[0016] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种标定核反应堆堆外探测器的方法，包 括：
[0017] 步骤S1，堆芯稳态情况下，结合堆内探测器的测量值与理论值，通过通量图处理软 件同时得到测量的堆内轴向功率分布与测量的堆外探测器电流，将两者结合形成第一接口 文件；
[0018] 步骤S2,通过离线通量图处理软件生成标定系数文件；
[0019] 步骤S3,通过理论预测堆芯模型模拟多次轴向功率分布振荡，并通过所述标定系 数文件对各次模拟轴向功率分布振荡进行修正，分别形成多个模拟接口文件；
[0020] 步骤S4,通过堆内-堆外标定系数处理软件对所述第一接口文件和所述多个模拟 接口文件进行处理，得到堆内-堆外探测器的相关标定系数。
[0021] 其中，所述标定系数文件包括：理论预测模型的模型标定因子、格架修正因子、堆 外探测器响应矩阵以及预测电流修正因子。
[0022] 其中，所述模型标定因子根据堆内测量系统的可移动式探测器或者堆内固定式探 测器的测量结果，结合与测量时刻下的堆芯条件相符的堆芯理论计算结果，通过所述离线 通量图处理软件处理，构造三维功率分布而获得。
[0023] 其中，所述模型标定因子具体为由堆芯各节块的通量图转换而成的测量功率分布 与各节块的理论预测功率分布的比值。
[0024] 其中，所述格架修正因子为各测量通量的原始带有格架后的反应率分布与去除格 架效应后的光滑反应率分布的比值之和的平均值。
[0025] 其中，所述探测器响应矩阵用于表征堆内各组件径向节块及各轴向节块通量水平 或功率水平对堆外探测器响应的贡献大小。
[0026] 其中，所述预测电流修正因子的生成过程具体包括：
[0027] 根据所述离线通量图处理软件得到的三维测量功率分布以及所述探测器响应矩 阵，构造当前通量图时刻下，理论预测的探测器功率读数；
[0028] 根据所述探测器读数以及实际测量的堆外探测器轴向各段电流读数，构造理论预 测电流修正因子。
[0029] 其中，所述步骤S3中，根据由堆芯设计软件提供的理论预测堆芯模型，通过控制 棒人为动作或者其他方式形式引入的氣振荡，模拟形成多次功率分布振荡。
[0030] 其中，所述步骤S3中，形成所述多个模拟接口文件的过程包括：
[0031] 通过所述模型标定因子对所述理论计算轴向振荡进行修正，得到预测三维功率分 布；
[0032] 根据所述格架修正因子对所述预测三维功率分布进行格架修正，得到模拟测量轴 向功率分布；
[0033] 根据所述堆外探测器响应矩阵，结合所述预测三维功率分布，得到轴向功率振荡 下的理论电流；
[0034] 根据所述预测电流修正因子，结合所述理论电流，得到模拟测量电流；
[0035] 分别将各次模拟功率振荡下的所述模拟测量电流与所述模拟测量轴向功率分布 相结合，构造形成所述多个模拟接口文件。
[0036] 其中，所述通过所述模型标定因子对所述理论计算轴向振荡进行修正，得到预测 三维功率分布，具体包括：
[0037] 将控制棒或者氙振荡改变的堆芯三维功率分布与所述模型标定因子相乘。
[0038] 其中，所述根据所述格架修正因子对所述预测三维功率分布进行格架修正，得到 模拟测量轴向功率分布，具体包括：
[0039] 根据所述模拟测量轴向功率分布获得模拟轴向功率振荡的堆芯轴向节块的平均 功率分布；
[0040] 通过样条函数将所述堆芯轴向节块的平均功率分布转为光滑的轴向功率分布；
[0041] 将所述光滑的轴向功率分布与所述格架修正因子相乘。
[0042] 其中，所述根据所述堆外探测器响应矩阵，结合所述预测三维功率分布，得到轴向 功率振荡下的理论电流，具体包括：
[0043] 求取堆芯各节块的三维坐标下，所述堆外探测器响应矩阵与所述预测三维功率分 布的乘积之和。
[0044] 其中，所述根据所述预测电流修正因子，