CN101079332B - 压水式核反应堆的堆芯的操作参数的调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压水式核反应堆的堆芯的操作参数的调节方法，包括：获取代表反应堆堆芯的工作条件的值(FH，FB，TBC，TBF，Q)的步骤；至少根据获得的值(FH，FB，TBC，TBF，Q)估计操作参数的实际值(Tmoye，AOe，

maxe)的步骤；选择选自彼此不同的至少第一和第二控制规则，用于中子吸收成分([B])的浓度以及棒组(P1-P5)的插入位置(Z1-Z5)的控制规则的步骤；以及根据关于所述参数的设定点(Tmoyc，AOc，

maxc)以及估计的实际值(Tmoye，AOe，

maxe)，通过所选控制规则调节操作参数的步骤。

Description

压水式核反应堆的堆芯的操作参数的调节方法

技术领域

本发明一般地涉及适用于控制核反应堆的方法。

更特别地，本发明涉及一种压水式核反应堆的堆芯的操作参数的调节方法，该核反应堆包括：

-分成高区和低区并产生热功率的堆芯；

-用于控制堆芯的反应性的棒的多个组，每个可以在堆芯中占据从高位开始垂直步进的多个插入位置；

-用于将每组棒从顶部向下垂直插入堆芯中，直到插入位置中的一个的装置；

-可以保证一次冷却流体通过堆芯的循环的一次回路；

-用于调节一次冷却流体中至少一种中子吸收成分的浓度的装置；以及

-用于获取代表反应堆堆芯的工作条件的值的装置。

背景技术

从文献FR-2 493 582中已知一种方法，其中根据来自涡轮的所需功率、当前温度值以及参考温度通过控制棒组的位移来自动调节一次流体(primary fluid)的温度。通过移位以适当方式选择的某些组来自动调节热功率的轴向分布(以及中子通量分布)。最后，操作员通过经由纯净水或浓缩硼溶液的注入调节一次流体中硼的浓度来控制代表增加反应堆功率的能力的参数。

根据该方法，必须保持一组永久地插入堆芯的低部，以便能够保证功率的轴向分布的控制。当反应堆以高功率工作时不可能满足该约束，因为所有组的控制棒在那时都位于堆芯的高部。在该情况下，根据上述方法，操作员必须禁止温度以及功率轴向分布的自动调节，并且必须将它转换成仅允许温度的自动调节的另一种工作方式。

该转换需要核反应堆的稳定；因此，当装置位于两种调节方式之间的转换区时，上述调节堆芯的方法不能自动改变涡轮的功率。“使用频率调节的”反应堆的操作在该区域中不可能，因为该操作包括调节涡轮的功率以便将由反应堆供应的电网的频率维持在50Hertz。

发明内容

关于这点，本发明的目的在于提出一种核反应堆的堆芯的调节方法，其使得能够在更大范围的反应堆工作功率上执行前述三个操作参数(一次流体的温度，功率的轴向分布，增加功率的能力)的有效自动控制。

为此目的，本发明涉及一种压水式核反应堆的堆芯的操作参数的调节方法，其特征在于包括：

-至少根据获得的值估计操作参数的实际值的步骤；

-选择选自彼此不同的至少第一和第二控制规则，用于控制吸收成分的浓度以及棒组的插入位置的规则的步骤；以及

-根据关于所述参数的设定点和估计的实际值，通过所选控制规则调节操作参数的步骤。

该方法也可以具有单独地或根据技术上可能的所有组合而考虑的下面特征的一种或多种：

-调节的操作参数至少包括堆芯中一次冷却流体的平均温度、堆芯的高区和低区之间热功率的轴向分布以及代表增加反应堆功率的能力的参数，增加功率的能力对应于当将棒组快速升高到高位附近时可以由堆芯产生的热功率；

-在选择步骤中，当棒的至少一组位于比预先确定位置低的插入位置时选择第一规则，以及在相反的情况下选择第二规则；

-该方法包括至少根据控制设定点计算操作参数的设定点的第一步骤；

-第一步骤包括基于代表提供到由反应堆供应的电网的功率的值，计算堆芯中一次冷却流体的平均温度设定点的子步骤；

-第一步骤包括将棒组分成用于控制堆芯中一次冷却流体的平均温度的子集，以及基本上保证功率轴向分布的控制的重子集的子步骤，重子集的棒组不如其他子集的那些插入得远；

-至少基于控制子集的棒组的插入位置确定代表增加反应堆功率的能力的参数，第一步骤包括根据增加功率的能力的设定点以及获得的值计算控制子集的棒组的期望位置设定点的子步骤；

-通过第一控制规则调节的步骤包括：

＊根据堆芯中一次冷却流体的平均温度的设定点和实际值计算对于控制子集的棒组执行的位移的子步骤；以及

＊为了将堆芯中一次冷却流体的平均温度调节到设定点，根据计算的位移改变控制子集的棒组的插入位置的子步骤；

-通过第一控制规则调节的步骤包括：

＊根据热功率的轴向分布的设定点和实际值计算对于控制子集的棒组执行的位移以及对于重子集的棒组执行的位移的子步骤；以及

＊为了将热功率的轴向分布调节到设定点，根据计算的位移改变控制子集的棒组和/或重子集的棒组的插入位置的子步骤；

-通过第一控制规则调节的步骤包括：

＊根据代表增加反应堆功率的能力的参数的设定点和实际值计算吸收成分的浓度的子步骤；以及

＊将一次冷却流体中吸收成分的浓度调节到计算的浓度以便将代表增加反应堆功率的能力的参数调节到它的设定点的子步骤；

-通过第二控制规则调节的步骤包括：

＊根据堆芯中一次冷却流体的平均温度的设定点和实际值，以及

根据组P1的设定点和实际位置计算对于控制子集的棒组执行的位移以及对于重子集的棒组执行的位移的子步骤；以及

＊为了将堆芯中一次冷却流体的平均温度调节到设定点，根据计算的位移改变控制子集的棒组和/或重子集的棒组的插入位置的子步骤；

-优先移位控制子集的棒组以便调节堆芯中一次冷却流体的平均温度，当控制子集的棒组已经达到以它的位置设定点为中心的死区的限制时移位重子集的棒组；

-通过第二控制规则调节的步骤包括：

＊根据热功率的轴向分布的设定点和实际值计算吸收成分的浓度的子步骤；以及

＊将一次冷却流体中吸收成分的浓度调节到计算的浓度以便将热功率的轴向分布调节到设定点的子步骤；

-通过第二控制规则调节的步骤包括：

＊根据控制子集的棒组的插入位置的设定点和实际值计算对于控制子集的棒组执行的位移以及对于重子集的棒组执行的位移的子步骤；以及

＊根据计算的位移改变控制子集的棒组和/或重子集的棒组的插入位置，以便将控制子集的棒组维持在插入位置设定点周围的死区中的子步骤；

-当由堆芯产生的热功率变化时顺序插入或抽出控制子集的棒组，连续插入或抽出的两组具有以恒定小于预先确定限制的差距彼此相隔的各自插入位置。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从下文参考附随附图、作为指示而绝不限制的提供的描述中变得显然，其中：

-图1是显示根据本发明的方法的主要步骤的略图；

-图2是显示在图1的方法中实现的两种控制规则的步骤的流程图；

-图3A，3B，3C示意地显示当功率设定点从额定功率的100％(图3A)转到额定值的50％(图3B)然后转到额定值的30％(图3C)时，通过图1和2中的方法控制的反应堆中控制棒组的移动；

-图4是对于第一控制规则(至少一组插入堆芯的低部)，根据冷却流体的实际平均温度与温度设定点之间的差ΔTmoy(x轴，以℃表示)，以及功率的当前分布与功率分布设定点之间的差ΔAO(y轴，表示为百分比)，根据图1和2中方法的组的移动逻辑的略图；

-图5A-5D示意地显示在不同情况下，为了调节功率的轴向分布，根据第一控制规则的组的移动；

-图6A-6C示意地显示对于2个功率级(100％和50％)；以及增加功率的能力的2个不同值(Pmax＝100％和70％)，为了调节增加反应堆功率的能力，控制组的位置；

-图7示意地显示对于第二控制规则，根据一次冷却流体的实际平均温度与温度设定点之间的差ΔTmoy(x轴，以℃表示)，以及控制组P1的实际位置与位置设定点之间的差ΔZ1(y轴)，控制组的位移逻辑；以及

-图8A和8B示意地显示在不同情况下，根据第二控制规则的控制组的移动。

具体实施方式

图1和2中示意显示的方法目的在于调节核反应堆，特别是压水式反应堆的堆芯。

该反应堆8在图1中示意地显示，并且包括：

-包括核燃料组件的堆芯10；

-反应堆的堆芯10放置在其中的容器20；

-蒸汽发电机(没有显示)；

-可以驱动连接到电力分配网络的发电机的蒸汽涡轮(没有显示)；

-将闭合电路中的容器20连接到蒸汽发电机的初级侧的一次回路30；

-将闭合电路中蒸汽发电机的次级侧连接到涡轮的二次回路(没有显示)。

堆芯10产生可变热功率。它分成高区和低区。

一次回路30可以保证主要包括水和溶解的硼的一次冷却流体通过堆芯10的循环，这一液体与核燃料组件接触而变热，然后通过传递到蒸汽发电机而输出它的热量。二次回路可以保证主要包括水的二次冷却流体的循环，该液体在蒸汽发电机中因由一次流体输出的热量而汽化。蒸汽驱动涡轮，然后再凝结并返回到蒸汽发电机。

发电机向网络提供根据来自网络的需求可变的电功率。通过改变反应堆堆芯内的反应性，控制反应堆以便将由堆芯提供的热功率连续地适合于网路要求的电功率。

为此目的，反应堆装备有下列装置：

-当希望增加浓度时通过将浓缩硼酸溶液注入到一次流体中，或者当希望降低浓度时通过注入纯净水，调节溶解在一次冷却流体中的硼的浓度的装置；

-控制堆芯反应性的棒40(图1)，每个能够在堆芯10中占据从高位开始垂直步进的多个插入位置；控制棒40分布在例如五个组P1-P5中，单个组的棒整个共同地移位；

-将每组棒P1-P5选择性地从顶部向下垂直插入堆芯中，直到插入位置中的一个的装置；

-获得代表在堆芯的高区和低区中产生的热功率的值FH和FB，一次回路的冷分支31也就是堆芯的直接上游中一次流体的温度TBF，一次回路的热分支32也就是堆芯的直接下游中一次流体的温度TBC，以及一次流体到一次回路中的流量Q的装置。

一次流体中的溶液中的硼吸收由核燃料组件发射的中子，使得当硼的浓度增加时堆芯10的反应性降低。

在压水式核反应堆中，核燃料组件每个包括包含裂变材料的小球、具有很长长度的一捆管，称作燃料棒。这些燃料棒彼此平行地垂直布置，并且由支撑栅格装配。在某些组件中，多个燃料棒由称作导管的中空管代替。

控制棒每个包括包含吸收中子的材料的一捆管。这些管具有与燃料组件相同的长度。它们连接到彼此以便构成在垂直方向上单件可移动的群集。每个群集可以插入燃料组件的导管中，使得由吸收中子的材料制成的管置于包含燃料小球的燃料棒的网络中。当插入控制棒时，堆芯的反应性降低。控制棒越低，也就是它距离高位越远，堆芯的反应性越低。

代表在堆芯的高部和低部中产生的热功率的值是通过位于堆芯中不同高度的传感器测量的堆芯的高部和低部中的中子通量FH和FB。

图1中显示的调节方法使得能够根据由运行反应堆的操作员确定的，或者例如由电力分配网络外部强加的控制设定点，自动调节反应堆堆芯的多个操作参数。

调节的参数至少包括堆芯中一次冷却流体的平均温度Tmoy、堆芯的高区和低区之间热功率的轴向分布AO，以及代表增加反应堆功率Pmax的能力的参数

自动地改变一次流体中硼的浓度以及棒组P1-P5的位置以便调节操作参数，而没有操作员的干预，或者带有操作员的非常有限的干预，例如以便修改控制设定点，或者使得根据调节方法移位棒组或改变计划的硼浓度的命令生效。

增加功率Pmax的能力对应于当将棒组P1-P5快速升高到它们的高位附近的堆芯顶部时可以由堆芯产生的热功率。

功率的轴向分布AO通过下面的比值表示：

AO＝(FH-FB)/(FH+FB)                (1)

其中FH和FB是分别在堆芯的高部和低部中的中子通量。

温度Tmoy通过下面的比值表示：

Tmoy＝(TBC+TBF)/2                 (2)

用于控制堆芯的设定点包括代表由涡轮提供的二次功率的值Pc，增加反应堆功率的能力的设定点Pmaxc，以及堆芯的高区和低区之间热功率的轴向分布的设定点AOc。代表二次功率的值Pc例如是由反应堆的二次回路提供的热功率测量。作为变体，使用的设定点可以是由发电机供应到网络的电功率的设定点。

如图1中所示，调节方法包括：

-根据由操作员确定的控制设定点(Pc，AOc，Pmaxc)以及由堆芯提供到一次回路的实际一次热功率(Ppe)，计算操作参数的设定点(Tmoyc，AOc，

)的第一步骤1；

-获得代表在堆芯的高区和低区中产生的热功率的值(FH，FB)，热和冷分支中一次冷却流体的温度(TBC，TBF)，以及一次流体的流量(Q)的实际值的第二步骤2；

-至少根据获得的值(FH，FB，TBC，TBF，Q)，估计操作参数的实际值(Tmoye，AOe，

)的第三步骤3；

-选择选自彼此不同的第一和第二控制规则，硼B的浓度以及棒组P1-P5的插入位置Z1-Z5的控制规则的第四步骤4；

-根据所述参数的设定点(Tmoyc，AOc，

)以及估计的实际值(Tmoye，AOe，

)，通过所选控制规则调节操作参数的第五步骤5。

这些不同的步骤在图2中详细显示。

第一步骤1包括图2中说明的子步骤11-13。

在子步骤11中，根据由操作员确定的功率设定点Pc计算堆芯中一次冷却流体的平均温度设定点Tmoyc。为此目的，例如利用直接根据Pc提供值Tmoyc的预先确定的曲线。

在子步骤12中，将棒组P1-P5分布在用于控制堆芯中一次冷却流体的平均温度Tmoy的子集Pi以及以轻微程度插入的重子集H中，从而基本上保证功率的轴向分布AO的控制。

如图3A-3C所示，可以协同方式单独移位控制子集Pi的组，特别地为了控制温度Tmoy。将它们移位到可能彼此不同的插入位置。另一方面，将重子集H的组一起移位，直到对于子集的所有组完全相同的插入位置。可以改变构成组的群集的分配，以便能够使额定操作中由组P1引起的燃耗不足最小，以及能够将步进数目分布在所有群集上。重子集H的棒组总是位于堆芯的上半部中，换句话说这意味着它的插入位置总是保持小于堆芯高度的一半。

当反应堆接近它的额定功率时，控制子集Pi仅包含一个组(图3A中组P1)而重子集H包括其他四个组。

另一方面，当反应堆的功率低时，控制子集Pi包含多个组(图3C中3组)，并且重子集H包括少于四个组。

在下文，Zi将共同地指定子集Pi的不同组的位置Z1，Z2等，并且Zh将指定重子集H的组的唯一位置。

在子步骤13中计算代表增加反应堆功率Pmax的能力的参数

的设定点

参数

对应于具有子集Pi的棒组的插入位置Zi作为坐标的矢量。它由计算软件基于Pmax和实际一次功率Ppe确定。实际一次功率Ppe通过下面的公式估计：

Ppe＝C.Q.(TBC-TBF)                (3)

C是一次流体的热容量。

软件基于堆芯的实际情况(一次流体中硼的实际浓度，组的实际位置)，根据在下文描述的顺序插入过程，估计可以通过向上或向下顺序移位子集Pi的组而获得的一次功率的变化。当已知实际一次功率Ppe以及一次功率根据位置Zi的变化曲线时，将位置矢量Zi与增加功率Pmax的能力的值相关联是可能的。

因此，设定点

对应于子集Pi的棒组的插入位置的设定点Zic。值Zic是子集Pi的棒组的理论位置，其使得能够获得等于Ppe的实际一次功率以及等于设定点Pmaxc的增加反应堆功率的能力。

子集Pi的组的顺序插入过程在下文描述。

如图3A-3C中所示，在功率变化期间通过提供子集Pi的组的顺序插入来确定位置设定点。因此，对于等于额定功率的100％的实际一次功率Ppe(图3A)，子集Pi仅包括组P1，并且组P1指定在仅稍微插入的位置设定点Z1c，其他四个组P2-P5委托到高位并形成重子集H。当一次功率Ppe较低时，选择组P1的位置设定点Z1c以便较低。当一次功率Ppe小于阈值(例如80％)时，组P1的位置设定点与组P2的位置设定点之间的差超出最大限制(例如堆芯高度的1/2)，并且组P2从子集H转换到控制子集Pi。计算两组的位置设定点，以便维持它们之间预先确定的恒定插入差Δ(在上面的实例中堆芯高度的50％，优选地堆芯高度的40％-60％)(参看图3B，其说明对于额定功率的50％的功率设定点，组的位置)。当一次功率Ppe小于另一个阈值(例如50％)时，组P2的位置设定点与组P3的位置设定点之间的差超出最大限制(例如堆芯高度的1/2)，并且组P3从子集H转换到控制子集Pi(图3C，说明对于30％的功率设定点，组的位置)。计算组P2和P3的位置设定点，以便维持它们之间的预先确定的插入差Δ。关联地，将组P1指定在与插入最大值相对应的位置设定点，使得减小组P1与组P2的位置设定点之间的差。

在第二步骤2中，获得堆芯的高部和低部中的中子通量FH和FB，一次回路的热和冷分支中一次冷却流体的温度TBC和TBF，以及一次回路中一次流体的流量Q。这些值通过反应堆的测量系统测量，或者在操作反应堆的系统中采集。

在第三步骤3中，估计操作参数Tmoy，AO和

的实际值Tmoye，AOe，

根据在第二步骤中获得的中子通量的值FH和FB，通过上面的公式(1)计算功率的轴向分布的实际值AOe。根据在第二步骤中获得的温度值TBC和TBF，通过上面的公式(2)计算温度Tmoy的实际值Tmoye。基于控制子集Pi的棒组的实际插入位置Zie和实际一次功率Ppe计算代表Pmax的参数的实际值

这些位置Zie例如在控制棒组插入的装置的计算机中采集。根据在第二步骤中获得的温度值TBF和TBC以及一次流量值Q，通过上面的公式(3)计算功率Ppe。

在第四步骤4中，当至少一组棒位于比预先确定的位置Zref低的插入位置时选择第一控制规则，而在相反的情况下选择第二控制规则。

因此，特别地当所有组P1-P5都位于反应堆的高部时，也就是，当反应堆以接近额定功率的功率工作时，使用第二规则。

当至少一个组位于反应堆的低部时，也就是，当反应堆以例如小于额定功率的90％的功率工作时，或者在棒组位于堆芯高部时以部分功率工作期间，使用第一控制规则。

当使用第一控制规则时，方法的调节步骤5在图2的左手部分中分解。

通过第一控制规则的调节步骤5包括调节温度Tmoy的模块51，调节功率的轴向分布AO的模块52，以及调节增加功率Pmax的能力的模块53。

调节Tmoy的模块51分解成：

-根据堆芯中一次冷却流体的平均温度的设定点Tmoyc和实际值Tmoye，计算对于控制子集Pi的所有棒组执行的位移dZi的子步骤；以及

-根据在前一个子步骤中计算的位移dZi改变控制子集Pi的所有棒组的插入位置Zi，以便将堆芯中一次冷却流体的平均温度Tmoy调节到设定点Tmoyc的子步骤。

调节功率分布AO的模块52分解成：

-至少根据热功率的轴向分布的设定点AOc和实际值AOe，计算对于重子集H的棒组执行的位移dZh以及对于控制子集Pi的棒组执行的位移dZi的子步骤；以及

-为了将热功率的轴向分布AO调节到设定点AOc，根据计算的位移dZi和dZh改变控制子集Pi的棒组和/或重子集H的棒组的插入位置Zi的子步骤。

如先前描述的，在子集Pi和H的棒组的位移计算中，使用冷却流体的平均温度的实际值Tmoye与设定点Tmoyc之间的差。

另外，优选地在相反的方向上移位控制子集Pi的棒组和重子集H的棒组以便调节热功率的轴向分布AO，使得不干扰一次流体的温度Tmoy。特别地当Tmoy在它的设定点Tmoyc周围的死区中时这成立。

图4表示根据实际温度Tmoye与设定点Tmoyc之间的差ΔTmoy，以及实际功率的轴向分布AOe与设定点AOc之间的差ΔAO，不同情况下组的位移的逻辑。

灰色区域代表AO和Tmoy每个都在它们各自的设定点周围的死区中的区段，并且在该情况下，调节温度Tmoy和功率分布AO的模块不包括对于控制组的任何动作。

可以看到，当AO在它的死区中而Tmoy在它的区外时，控制子集Pi的棒组由调节Tmoy的模块在使得能够将Tmoy带入死区中的方向上移位。

相反地，当Tmoy在它的死区中而AO在它的区外时，调节功率分布的模块根据温度差的符号控制子集Pi的棒组或重子集H的棒组的位移。例如，如果ΔAO＞L2且ΔTmoy是正的，ΔAO＝AOe-AOc且ΔTmoy＝Tmoye-Tmoyc，子集H的棒组向下移位。这具有使功率的轴向分布朝向设定点以及降低Tmoy的效果，使得ΔTmoy变成负的。然后ΔAO＞L2且ΔTmoy为负的情况出现。然后，调节功率分布的模块向上移位子集Pi的棒组，如图5A中所示，这关于温度控制补偿子集H的棒组向下的位移。当ΔAO为负时情况相同(参看图4中最低行和图5B)。

另一方面，当AO和Tmoy同时在它们各自的死区外时，AO的控制策略不同。调节温度的模块根据温度差ΔTmoy的符号移位子集Pi的棒组。调节功率分布的模块移位重子集H的棒组，以便将AO带向它的设定点，但是如果它在相对于设定点增加Tmoy的偏差的方向上进行则禁止该位移。因此，当ΔAO＞L2且ΔTmoy＜-L1时，子集Pi的棒组向上移位以便使Tmoy升高。重子集H的棒组应当向下移位以便将AO带向它的设定点，但是因为这将导致Tmoy的降低，从而使温度远离它的设定点而移动，所以禁止该位移。因此在该情况下重子集H的棒组不移位。当ΔAO＜-L2且ΔTmoy＞L1时同样禁止重子集H的棒组的位移。另一方面，在其他情况下，也就是当ΔAO＜-L2且ΔTmoy＜-L1(图5C)，以及ΔAO＞L2且ΔTmoy＞L1(图5D)时，不禁止重子集H的棒组的位移。

调节增加反应堆功率Pmax的能力的模块53分解成：

-根据代表Pmax的参数的设定点

和实际值

计算一次流体中硼B的浓度的子步骤；以及

-为了将参数

调节到设定点

将一次冷却流体中硼B的浓度调节到计算的浓度的子步骤。

事实上，当

低于以设定点

为中心的死区时(子集Pi的组没有插入足够远)，调节Pmax的模块通过注入不包含硼的水而引起一次流体的稀释。硼的浓度降低，这引起堆芯中反应性的增加，从而引起一次流体的温度Tmoy的升高。然后控制Tmoy的模块向下移位控制子集Pi的棒组以便降低Tmoy，如先前说明的，使得将与插入位置Zi的矢量相对应的

带入它的死区中。

相反地，当大于它的死区(子集Pi的组插入得太远)时，调节Pmax的模块引起浓缩硼到一次流体中的注入。堆芯的反应性降低，这引起Tmoy的降低并且引起控制子集Pi的棒组通过控制Tmoy的模块的向上的位移。

在另一种形式的实施方案中，为了使流出物最少，在功率过渡期间部分地或完全地禁止调节Pmax的模块53。因此，在图6A-6C的实施方案中，在功率减小的阶段期间以及在只要的低阶段期间，模块53不干预。

图6A-6C说明反应堆的运行序列，其中反应堆从额定功率PN的100％的实际一次热功率Ppe(图6A)转到额定功率PN的50％(图6B)，然后在额定功率PN的50％处形成阶段(图6C)。设定点Pmaxc遍及整个序列设置在额定功率PN的70％。

在额定功率的100％处(图6A)，所有组位于堆芯的高部。在该情况下，Pmax的值是额定功率的100％，这高于设定点Pmaxc。控制Pmax的模块不采取任何动作。

当反应堆达到额定功率的50％(图6B)时，构成子集Pi的组P1和P2插入堆芯中。然后Pmax的值是额定功率的100％，因为通过使组P1和P2返回到高位来将反应堆非常快速地恢复到额定功率是可能的。控制Pmax的模块不采取任何动作，因为Pmax的实际值高于设定点Pmaxc。然后，参数

的实际值

对应于比与参数

的设定点

相对应的位置设定点Zic插入更远的位置Zie。

在额定功率的50％的阶段期间，氙在核反应的作用下在构成燃料组件的燃料棒内部产生，其具有降低堆芯反应性和降低温度Tmoy的效果。然后控制Tmoy的模块引起控制子集Pi的棒组向上移位，以便抵消氙的作用并保持Tmoy恒定。由堆芯产生的热功率也保持恒定。因此，子集Pi的棒组的升高减小Pmax，因为通过将组P1和P2提高到高位而恢复到额定功率的100％不再可能。

当子集Pi的棒组达到与设定点相对应的位置设定点Zic时，控制Pmax的模块引起一次流体的稀释，以便停止在氙的产生的作用下子集Pi的棒组的升高(图6C)。如先前描述的，根据设定点Pmaxc(在该实例中额定功率的70％)以及一次功率Ppe(在该实例中额定功率的50％)，计算位置设定点Zic和设定点

当使用第二控制规则时，方法的调节步骤5在图2的右手部分中分解。

如前所述，当所有组P1-P5都处于反应堆的高位时，也就是，当反应堆以接近额定功率的功率级工作时或者在群集抽出时以部分功率工作期间，使用第二规则。因此，控制子集Pi仅包含组P1，并且重子集H包括其他四个组。在该情况下，

事实上，设定点

是P1的位置设定点，在下面的段落中标记为Z1c。类似地，参数

的实际值

事实上是组P1的实际位置Z1e。

与第一控制规则的情况一样，调节步骤包括调节温度Tmoy的模块54，调节功率的轴向分布AO的模块55，以及调节增加功率Pmax的能力的模块56。

调节Tmoy的模块54包括：

-根据堆芯中一次冷却流体的平均温度的设定点Tmoyc和实际值Tmoye以及组P1的设定点Z1c和实际位置Z1e，计算对于(形成控制子集Pi的)棒组P1执行的位移dZ1以及对于重子集H的棒组执行的位移dZh的子步骤；以及

-根据计算的位移dZ1和dZh改变组P1和/或重子集H的棒组的插入位置，以便将堆芯中一次冷却流体的平均温度Tmoy调节到设定点Tmoyc的子步骤。

优先移位组P1以便调节Tmoy，在以位置设定点Z1c为中心的死区的限制内。当组P1达到死区的限制时移位重子集H的棒组。

该控制策略在图7中显示，其表示根据实际值Tmoye与设定点Tmoyc之间的差ΔTmoy(x轴)以及根据组P1的实际位置Z1e与设定点Z1c之间的差ΔZ1(y轴)，组的移动的逻辑，其中ΔTmoy＝Tmoye-Tmoyc且ΔZ1＝Z1e-Z1c。

在表格的中央带中可以读出，当P1在以设定点Z1c为中心的死区中且ΔTomy＜-L1时，组P1向上移位。当ΔZ1达到L2时，重子集H的棒组向上移位。

类似地，当P1在以设定点Z1c为中心的死区中且ΔTmoy＞L1时，组P1向下移位。当ΔZ1达到-L2时，重子集H的棒组向下移位。

调节轴向功率分布的模块55包括：

-根据热功率的轴向分布的设定点AOc和实际值AOe，计算吸收成分B的浓度的子步骤；以及

-将一次冷却流体中吸收成分B的浓度调节到计算的浓度以便将热功率的轴向分布AO调节到设定点AOc的子步骤。

更具体地说，当AO大于设定点AOc时，调节AO的模块通过注入不包含硼的水来控制一次冷却流体的稀释。该稀释具有增加堆芯的反应性，从而升高温度Tmoy的效果，这引起控制Tmoy的模块的干预。然后，后者将控制组P1和/或子集H的棒组的插入，如先前描述的，这引起反应堆的高部中热功率的减小，从而引起AO的减小。

相反地，当AO低于设定点AOc时，调节AO的模块控制一次流体中浓缩硼溶液的注入。该注入具有降低堆芯的反应性从而降低温度Tmoy的效果，这通过控制Tmoy的模块引起组P1和/或子集H的棒组的抽出。反应堆的高部中热功率增加，这引起AO的增加。

调节Pmax的模块56包括：

-至少根据组P1的插入位置的设定点Z1c和实际值Z1e，计算对于(构成控制子集Pi的)组P1执行的位移dZ1以及对于重子集H的棒组执行的位移dZh的子步骤；以及

-根据计算的位移dZ1和dZh改变组P1和/或重子集H的棒组的插入位置，以便将控制子集P1的组保持在插入位置设定点Z1c周围的死区中的子步骤。

通过第二控制规则控制Tmoy意味着组P1保持在它的死区中，因为如先前描述的，当P1达到它的死区的限制时移位H。因此很少需要仅Pmax的调节。该调节在下文描述。

图7显示，当Tmoy在它的死区中而Z1在它的区外时，调节Pmax的模块根据温度差ΔTmoy的符号指示组P1或重子集H的棒组二者之一的位移。例如，如果ΔZ1＞L2且ΔTmoy是正的，组P1向下移位。这具有将组P1带向设定点，以及降低Tmoy的效果，使得ΔTmoy变成负的。然后调节Pmax的模块向上移位子集H的棒组，这关于温度的控制以及功率的轴向分布补偿子集P1的棒组向下的位移(图8A)。当ΔZ1为负时情况相同(参看图7中最低行和图8B)。

因此，当平均温度Tmoy在它的设定点Tmoye周围的死区内时，控制子集Pi的棒组和重子集H的棒组在相反的方向上移位以便将控制子集的棒组保持在它的位置设定点Zic周围的死区内。

应当注意，在子集Pi和H的棒组的位移计算中考虑平均温度的实际值Tmoye与设定点Tmoyc之间的差。

先前描述的方法使得能够控制功率过渡。在功率过渡期间，所需来自涡轮的功率从值V1逐渐变成值V2。

在当V1＞V2的情况下，由二次回路释放的热功率减小，并且在第一阶段中，变得小于由反应堆的堆芯提供的热功率。因此一次流体的温度Tmoy升高，取决于环境，这引起控制Tmoy的模块51或54的干预。该模块指示控制棒组P1-P5向下移位，这使得能够使Tmoy返回到它的设定点，同时保持由堆芯提供的热功率朝向与由二次回路释放的功率一致的级别。

实现彼此不同的两种控制规则的事实使得能够执行反应堆的三个操作参数(一次流体温度Tmoy，热功率的轴向分布AO，代表增加反应堆功率Pmax的能力的参数

)的有效且完全自动的控制，而不管功率设定点，特别地达到反应堆额定功率的100％。

根据控制棒组的位置选择控制规则的事实使得能够使用两种不同的规则，也就是，适用于至少一组插入堆芯低部的情况的第一规则，以及适用于全部组都位于堆芯高部的情况的规则。

先前描述的特殊实施方案也具有现在将描述的其他优点。但是，应当注意，相关特征是可选的。

在两种规则中，通过将控制组分成控制子集和重子集来获得Tmoy的控制，控制子集的组为了控制Tmoy而顺序插入。

同样在两种规则中，Pmax的设定点转变为控制子集Pi的棒组的位置设定点Zic，这允许该参数的自动控制。

在第一规则中，通过移位棒组P1-P5来将功率的轴向分布AO调节到它的设定点。当温度Tmoy在它的设定点Tmoye周围的死区中时，子集Pi和H的棒组在相反的方向上移位。另外，通过调节一次流体中硼的浓度将代表增加反应堆功率Pmax的能力的参数调节到它的设定点

只有至少一组插入堆芯的低部时，控制AO的该方法才是有效的。

因此，在所有组都位于堆芯高部的情况下，也就是，当使用第二规则时，存在用于控制功率的轴向分布AO以及增加功率Pmax的能力的方式的自动转换。通过调节硼的浓度将AO调节到它的设定点。因为当Pi达到它的死区的限制时子集H起作用，所以Pi通常保持在它的死区中。但是，如果Pi在它的死区外，通过移位棒组P1-P5将代表增加反应堆功率的能力的参数调节到它的设定点。当温度Tmoy在它的设定点Tmoyc周围的死区中时，子集Pi和H的棒组在相反的方向上移位。因此，即使当反应堆接近它的额定热功率时，AO的控制是有效的。

该控制方法使得能够使反应堆在高功率时具有频率调节的功能，而不会以太过频繁的位移形式对控制组P1-P5施加过多的需求。

应当注意，子集Pi的组的顺序插入过程，其中在连续插入的两组的位置之间维持一半堆芯的差，使得能够在非常宽范围的反应堆功率上将至少一组维持在堆芯的低部。

已经对于其控制群集分成五个组P1-P5的反应堆描述了该方法，但是它也适用于其控制群集分成多于或少于五个组的反应堆的控制。

类似地，已经在控制子集仅包含单个组的情况下描述了第二控制规则。但是，第二控制规则也可以适用于控制子集包含两个组或更多组的情况。

代表增加功率的能力的参数

不仅可以考虑子集Pi的组的插入位置Zi，而且考虑重子集H的棒组的插入位置Zh，这将构成矢量的另外坐标。在该情况下，通过将Zh“固定”在它的实际位置，在子步骤13中建立设定点

因此与设定点

相关联的位置设定点Zic将取决于重子集H的棒组的实际位置Zh。

先前描述的方法由控制改变硼的浓度以及移位棒组的自动装置的一个或多个计算机实现。

Claims (20)

1.压水式核反应堆的堆芯的操作参数的调节方法，该核反应堆(8)包括：

-分成高区和低区并产生热功率的堆芯(10)；

-用于控制堆芯(10)的反应性的棒(40)的多个组(P1-P5)，每个可以在堆芯(10)中占据从高位开始垂直步进的多个插入位置；

-用于将棒的每个组(P1-P5)垂直插入堆芯(10)的装置；

-可以保证一次冷却流体通过堆芯(10)的循环的一次回路(30)；

-用于调节一次冷却流体中至少一种中子吸收成分的浓度的装置；以及

-用于获取代表反应堆堆芯的工作条件的值(FH，FB，TBC，TBF，Q)的装置，

其特征在于该调节方法包括：

-至少根据获得的值(FH，FB，TBC，TBF，Q)估计操作参数的实际值(Tmoye，AOe，

)的步骤；

-选择选自彼此不同的至少第一和第二控制规则，用于控制吸收成分的浓度以及棒组(P1-P5)的插入位置(Z1-Z5)的规则的步骤；以及

-根据关于所述参数的设定点(Tmoyc，AOc，)以及估计的实际值(Tmoye，AOe，)，通过所选控制规则调节操作参数的步骤，

以及其特征在于调节的操作参数至少包括堆芯(10)中一次冷却流体的平均温度(Tmoy)、堆芯(10)的高区和低区之间热功率的轴向分布(AO)以及代表增加反应堆功率(Pmax)的能力的参数

所述增加功率(Pmax)的能力对应于当将棒组(P1-P5)快速升高到高位附近时可以由堆芯(10)产生的热功率。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在选择步骤中，当棒的至少一组(P1)位于比预先确定位置(Zref)低的插入位置(Z1)时选择第一规则，以及在相反的情况下选择第二规则。

3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于它包括至少根据控制设定点(Pc，Pmaxc，AOc)计算操作参数的设定点(Tmoyc，AOc，)的第一步骤。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，在第一控制规则中，通过移位棒组(P1-P5)将功率的轴向分布(AO)调节到它的设定点(AOc)，以及在第二控制规则中，通过调节一次冷却流体中的中子吸收成分的浓度将功率的轴向分布(AO)调节到它的设定点(AOc)。

5.根据权利要求3的方法，其特征在于，在第一控制规则中，通过调节一次冷却流体中的中子吸收成分的浓度将代表增加反应堆功率(Pmax)的能力的参数

调节到它的设定点以及在第二控制规则中，通过移位棒组(P1-P5)将所述代表参数

调节到它的设定点

6.根据权利要求3的方法，其特征在于第一步骤包括基于代表提供到由反应堆(8)供应的电网的功率的值(Pc)，计算堆芯中一次冷却流体的平均温度设定点(Tmoyc)的子步骤。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于第一步骤包括将棒组(P1-P5)分成用于控制堆芯中一次冷却流体的平均温度(Tmoy)的子集(Pi)，以及基本上保证功率轴向分布(AO)的控制的重子集(H)的子步骤，重子集(H)的棒组不如其他子集(Pi)的那些插入得远；

8.根据权利要求7的方法，其特征在于重子集(H)的棒组总是位于堆芯的上半部。

9.根据权利要求7或权利要求8的方法，其特征在于至少基于控制子集(Pi)的棒组的插入位置确定代表增加反应堆功率(Pmax)的能力的参数第一步骤包括根据增加功率的能力的设定点(Pmaxc)以及获得的值(TBC，TBF，Q)计算控制子集(Pi)的棒组的位置设定点(Zic)的子步骤。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于通过第一控制规则调节的步骤包括：

-根据堆芯中一次冷却流体的平均温度的设定点(Tmoyc)和实际值(Tmoye)计算对于控制子集(Pi)的棒组执行的位移(dZi)的子步骤；以及

-为了将堆芯中一次冷却流体的平均温度(Tmoy)调节到设定点(Tmoyc)，根据计算的位移(dZi)改变控制子集(Pi)的棒组的插入位置的子步骤。

11.根据权利要求9的方法，其特征在于通过第一控制规则调节的步骤包括：

-至少根据热功率的轴向分布的设定点(AOc)和实际值(AOe)计算对于控制子集(Pi)的棒组执行的位移(dZi)以及对于重子集(H)的棒组执行的位移(dZh)的子步骤；以及

-为了将热功率的轴向分布(AO)调节到设定点(AOc)，根据计算的位移(dZi，dZh)改变控制子集(Pi)的棒组和/或重子集(H)的棒组的插入位置的子步骤。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，当冷却流体的平均温度(Tmoy)在它的设定点(Tmoyc)周围的死区中时，控制子集(Pi)的棒组和重子集(H)的棒组在相反的方向上移位以便将热功率的轴向分布(AO)调节到它的设定点(AOc)。

13.根据权利要求9的方法，其特征在于通过第一控制规则调节的步骤包括：

-根据代表增加反应堆功率的能力的参数的设定点

和实际值

计算吸收成分的浓度的子步骤；以及

-将一次冷却流体中吸收成分的浓度调节到计算的浓度以便将代表增加反应堆功率的能力的参数

调节到它的设定点

的子步骤。

14.根据权利要求9的方法，其特征在于通过第二控制规则调节的步骤包括：

-根据堆芯中一次冷却流体的平均温度的设定点(Tmoyc)和实际值(Tmoye)，以及根据组P1的设定点(Z1c)和实际位置(Z1e)计算对于控制子集(Pi)的棒组执行的位移(dZi)以及对于重子集(H)的棒组执行的位移(dZh)的子步骤；以及

-为了将堆芯中一次冷却流体的平均温度(Tmoy)调节到设定点(Tmoyc)，根据计算的位移(dZi，dZh)改变控制子集(Pi)的棒组和/或重子集(H)的棒组的插入位置的子步骤。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于优先移位控制子集(Pi)的棒组以便调节堆芯中一次冷却流体的平均温度(Tmoy)，当控制子集(Pi)的棒组已经达到以它的位置设定点(Zic)为中心的死区的限制时移位重子集(H)的棒组。

16.根据权利要求9的方法，其特征在于通过第二控制规则调节的步骤包括：

-根据热功率的轴向分布的设定点(AOc)和实际值(AOe)计算吸收成分的浓度的子步骤；以及

-将一次冷却流体中吸收成分的浓度调节到计算的浓度以便将热功率的轴向分布(AO)调节到设定点(AOc)的子步骤。

17.根据权利要求9的方法，其特征在于通过第二控制规则调节的步骤包括：

-至少根据控制子集(Pi)的棒组的插入位置的设定点(Zic)和实际值(Zie)计算对于控制子集(Pi)的棒组执行的位移(dZi)以及对于重子集(H)的棒组执行的位移(dZh)的子步骤；以及

-根据计算的组位移(dZi，dZh)改变控制子集(Pi)的棒组和/或重子集(H)的棒组的插入位置，以便将控制子集(Pi)的棒组维持在插入位置设定点(Zic)周围的死区中的子步骤。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于，当冷却流体的平均温度(Tmoy)在它的设定点(Tmoyc)周围的死区中时，控制子集(Pi)的棒组和重子集(H)的棒组在相反的方向上移位以便将控制子集(Pi)的棒组保持在它的插入位置设定点(Zic)周围的所述死区中。

19.根据权利要求7或权利要求8的方法，其特征在于当由堆芯产生的热功率变化时顺序插入或抽出控制子集(Pi)的棒组，连续插入或抽出的两组具有以恒定小于预先确定限制的差距彼此相隔的各自插入位置。

20.根据权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于调节方法是自动的。

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