CN105895174B - 一种压水堆控制棒价值计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压水堆控制棒价值计算方法，所述方法包括：首先，采用常规方法计算最大价值棒组的控制棒价值；然后，基于R棒刻度SB棒时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB、SBin，此时计算得到Keff=A；然后，通过公式得到SB棒组的价值实现了计算压水堆控制棒价值准确率较高、成本较低、效率较高的技术效果。

Description

一种压水堆控制棒价值计算方法
技术领域
本发明涉及压水堆堆芯核设计技术领域，尤其涉及一种压水堆控制棒价值计算方法。
背景技术
控制棒价值的计算准确性是压水堆堆芯核设计十分关键的因素，它极大的影响着堆芯的安全。例如，棒形燃料元件的压水堆(岭澳核电二期工程)在安全分析时假定控制棒价值的计算值和测量值偏差在±10％以内，然后棒价值采用±10％的不确定性进行安全分析。如果在启动物理试验得到其偏差超出了±10％，那么安全分析的假定条件不成立，也就是安全分析的结论也难以成立，此时需要针对具体的偏差进行安全再分析。如果控制棒价值的偏差很大，那么可能导致安全再分析也难以满足相应的验收准则及安全准则。因此，控制棒价值的计算方法是压水堆堆芯核设计的关键技术。
目前国内外压水堆普遍采用两种方法测量控制棒价值：
第一种：硼稀释或硼化刻度控制棒，通过硼稀释或硼化刻度控制棒价值；
第二种：控制棒刻度其他控制棒，用一组最大价值的控制棒(其价值已用硼稀释或硼化测量)刻度其他价值未知的控制棒。
第一种测量方法的优点是能较准确地测量控制棒价值，其缺点是硼稀释或硼化刻度控制棒不仅耗时长且为废水处理带来巨大的成本。为此，很多压水堆采用第二种方法进行控制棒价值的测量，其优点是试验时间短且无处理废水的成本。大亚湾核电站、岭澳核电站都采用这两种方法进行控制棒价值测量。
从压水堆启动物理试验反馈的试验结果来看，对于采用第二种方法测量控制棒价值，计算值和测量值的偏差出现过超出验收准则。
棒形燃料元件的压水反应堆通常采用两种方法计算控制棒价值：
方法一：首先计算控制棒在堆芯外时的Keff(K1)；然后将此控制棒插入堆芯计算此时的Keff(K2)；最后得到该控制棒的价值为ln(K1/K2)*10E5。
方法二：采用扩散方程微扰理论来计算控制棒价值：
其中，Φ*是参考状态(控制棒在堆芯外)时的共轭中子通量；Φ'是控制棒插入堆芯时的中子通量；P是系统引入的扰动，如：δΣa,δΣr,δvΣf等；F’是控制棒插入堆芯时的中子产生系数。
经棒形燃料元件的压水反应堆启动物理试验反馈得知，这两种计算方法都难以完全避免控制棒价值计算值和测量值的偏差超出限值(M310型压水堆核电站的限值为±10％)。
综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，由于采用硼稀释或硼化刻度控制棒价值，硼稀释或硼化刻度控制棒不仅耗时长且为废水处理带来巨大的成本，采用控制棒刻度其他控制棒，计算值和测量值的偏差出现过超出验收准则，所以，现有技术中的压水堆控制棒价值计算方法存在准确率较低、成本较大、效率较低的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种压水堆控制棒价值计算方法，解决了现有技术中的压水堆控制棒价值计算方法存在准确率较低、成本较大、效率较低的技术问题，实现了计算压水堆控制棒价值准确率较高、成本较低、效率较高的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种压水堆控制棒价值计算方法，所述方法包括：
首先采用常规方法(ln(K1/K2)*10E5)计算得到R棒组的控制棒价值；
然后，基于R棒组刻度SB棒组时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB、SBin，此时计算得到Keff＝A；
最后，通过以下公式得到SB棒组的价值，ΔρSB＝ΔρR-LN(A/1)*10E5(1)，ΔρR为R棒组的控制棒价值，ΔρSB为SB棒组的控制棒价值。
进一步的，此种计算方法与棒刻棒试验过程中的初始、终止工况一致，且计算过程硼浓度保持不变，这也与试验过程一致。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了将压水堆控制棒价值计算方法设计为包括：首先，采用常规方法(ln(K1/K2)*10E5)计算得到R棒组的控制棒价值；然后，基于R棒组刻度SB棒组时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB、SBin，此时计算得到Keff＝A；然后，通过以下公式得到SB棒组的价值ΔρSB＝ΔρR-LN(A/1)*10E5，ΔρR为R棒组的控制棒价值，ΔρSB为SB棒组的控制棒价值的技术方案，即模拟了控制棒刻度控制棒的过程，所以，有效解决了现有技术中的压水堆控制棒价值计算方法存在准确率较低、成本较大、效率较低的技术问题，进而实现了计算压水堆控制棒价值准确率较高、成本较低、效率较高的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例一中压水堆控制棒价值计算方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种压水堆控制棒价值计算方法，解决了现有技术中的压水堆控制棒价值计算方法存在准确率较低、成本较大、效率较低的技术问题，实现了计算压水堆控制棒价值准确率较高、成本较低、效率较高的技术效果。
本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：
采用了将压水堆控制棒价值计算方法设计为包括：首先，采用常规方法(ln(K1/K2)*10E5)计算得到R棒组的控制棒价值；然后，基于R棒组刻度SB棒组时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB、SBin，此时计算得到Keff＝A；然后，通过以下公式得到SB棒组的价值ΔρSB＝ΔρRxLN(A/1)*10E5，ΔρR为R棒组的控制棒价值，ΔρSB为SB棒组的控制棒价值的技术方案，即模拟了控制棒刻度控制棒的过程，所以，有效解决了现有技术中的压水堆控制棒价值计算方法存在准确率较低、成本较大、效率较低的技术问题，进而实现了计算压水堆控制棒价值准确率较高、成本较低、效率较高的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
在实施例一中，提供了一种压水堆控制棒价值计算方法，请参考图1，所述方法包括：
采用常规方法(ln(K1/K2)*10E5)计算得到R棒组的控制棒价值；
基于R棒刻度SB棒时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB、SBin，此时计算得到Keff＝A；
通过以下公式得到SB棒组的价值ΔρSB＝ΔρR-LN(A/1)*10E5(1)，ΔρR为R棒组的控制棒价值，ΔρSB为SB棒组的控制棒价值。
其中，在实际应用中，为了更形象的说明此方法，现以R棒组刻度SB棒组为实例进行说明：
首先计算R棒组的控制棒价值为1300pcm，因为在测量过程中R棒组的价值是已知的；
由于R棒刻度SB棒时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，可以设计计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；
终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB＝1080ppm、SBin，此时的Keff＝1.00118；
计算过程模拟了R棒组刻SB棒组的过程，理由是初始、终止状态与实际吻合，刻棒过程的硼浓度不变。ΔρSB＝ΔρR-LN(1.00118/1)*10E5，ΔρR＝1300pcm，ΔρSB＝1300-118＝1182pcm。
这种设计方法更接近测量试验过程，在计算过程中硼浓度保持不变，去除了硼浓度变化对棒价值的影响；在计算过程中控制棒位置接近试验过程中的控制棒位置，这考虑了控制棒对中子通量分布的扰动，换而言之，计算时中子通量的分布更接近试验过程的中子通量分布，因此我们有理由相信其计算可能更准确，为了进一步确认这种方法的可行性，采用M310型的测量值加以验证。通过与M310型机组的试验结果的比较分析，证实采用这种设计方法的准确性更高。因此，在岭澳核电二期工程(首个CPR1000核电站)启动物理试验之前，采用这种新的方法进行设计，并将设计结果与启动物理试验进行比较。
如果启动物理试验之前将传统计算方法和微扰理论计算方法的计算值给堆芯试验大纲，将会出现多个超限。采用自主创新的设计方法的计算值与实测值符合很好，最大的偏差仅为2.79％，远小于验收准则。这证明了自主创新的设计方法是成功的，准确性高。
采用了本申请中的技术方案计算得出的预计值与岭澳核电二期工程1号机组(CPR1000型机组)启动物理试验测量值的偏差普遍小于M310型机组的计算值与测量值的偏差。
本发明针对已知最大价值控制棒刻度其他控制棒的试验方法研制出一种计算方法，这种计算方法模拟了控制棒刻度控制棒的过程，其计算精度通过启动物理试验测量加以验证，采用了本申请实施例中的方案计算得出的预计值与岭澳核电二期工程启动物理试验测量值的偏差普遍小于M310型机组的计算值与测量值的偏差。岭澳核电二期工程启动物理试验结果表明，其计算的控制棒价值与实测值的相对偏差小于3％。控制棒价值计算准确性的提高不仅解决了压水堆控制棒价值超限问题，还为后续棒形燃料元件压水反应堆挖掘安全裕量奠定了坚实的基础。
其中，在本申请实施例中，选取计算工况、计算步骤及计算结果处理是本发明的核心如下所示：
首先，采用常规方法(ln(K1/K2)*10E5)计算最大价值棒组的控制棒价值(ΔρR)；
然后，基于R棒刻度其他未知价值的控制棒组(为了说明方便，举例为R棒组刻度SB棒组)时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，从而获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB保持不变、SBin，此时计算得到Keff＝A；
最后，通过以下公式得到SB棒组的价值(ΔρSB)，ΔρSB＝ΔρR-LN(A/1)*10E5，ΔρR为R棒组的控制棒价值。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
由于采用了将压水堆控制棒价值计算方法设计为包括：首先，采用常规方法(ln(K1/K2)*10E5)计算得到R棒组的控制棒价值；然后，基于R棒组刻度SB棒组时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB、SBin，此时计算得到Keff＝A；然后，通过以下公式得到SB棒组的价值ΔρSB＝ΔρR-LN(A/1)*10E5，ΔρR为R棒组的控制棒价值，ΔρSB为SB棒组的控制棒价值的技术方案，即模拟了控制棒刻度控制棒的过程，所以，有效解决了现有技术中的压水堆控制棒价值计算方法存在准确率较低、成本较大、效率较低的技术问题，进而实现了计算压水堆控制棒价值准确率较高、成本较低、效率较高的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种压水堆控制棒价值计算方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：采用传统方法计算最大价值棒组，R棒组为最大价值棒组的控制棒价值ΔρR；
步骤二：基于R棒组刻度SB棒组时的初始状态为：BOL、HZP、Rin、CBC，所述SB棒组为未知价值的控制棒组，从而获得计算的初始状态为BOL、HZP、Rin、CBC；终止状态为：BOL、HZP、Rout、CB保持不变、SBin，此时计算得到Keff＝A；
步骤三：通过公式(1)得到SB棒组的价值ΔρSB，ΔρSB＝ΔρR-ln(A/1)*10E5(1)，ΔρR为R棒组的控制棒价值，其中，BOL为寿期初，HZP为热态零功率，Rin为R棒组插入堆芯底部，CBC为堆芯临界硼浓度，Rout为R棒组提出堆芯，CB为堆芯硼浓度，Sbin为SB棒组插入堆芯。
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