CN106782710A - 一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,包括α法反应性测量原理:ρ=(α‑α0)/α0,其中,α、α0为瞬发中子衰减参数,单位为s‑1;ρ为反应性,单位为βeff;还包括以下步骤,步骤1:确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n;步骤2:确定用来进行刻度的控制棒,刻度以H表示,单位cm,根据提棒程序,将控制棒提升到顶,外围控制棒调临界调平后保持不动,然后将控制棒分n步均匀下插到底,每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值,n为大于零的自然数;步骤3:每当控制棒下插到Hi棒位时,根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率,使得在一个脉冲周期内,瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底,利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值。
Description
技术领域
本发明涉及零功率反应堆物理试验动态特性参数测量技术领域,具体涉及一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法。
背景技术
在以铀水为介质的零功率物理试验研究中,反应堆通常运行在缓发临界状态下,瞬发中子对次级中子的衰减起主导作用。瞬发中子衰减用特征时间参数α表示,它是单位时间内瞬发中子衰变几率的表征,次临界度越深α值越大,而对某一特定堆型,缓发临界状态下的瞬发中子衰减参数α0则是唯一的。以缓发临界瞬发中子衰减参数α0为基准点,分别测量不同次临界状态下的瞬发中子衰减参数α,通过下式计算得到该堆芯棒态的次临界度反应性:ρ=(α-α0)/α0;其中,α、α0为瞬发中子衰减参数,单位为s-1;ρ为反应性,单位为βeff。
上式也称α法反应性测量,该方法的特点是物理意义明确,测量简单,只需确定α、α0两个参数就可以得到反应性。次临界状态下α参数的测量,由中子发生器按一定的频率向堆芯注入脉冲中子,利用次级中子生成时间不同,调节脉冲中子的发射频率,使得在一个周期内瞬发中子高次谐波完全衰减掉,缓发中子趋于本底,得到一个按单一指数α衰减平滑曲线,由此拟合得到的瞬发中子衰减参数α具有很高的精确性和可重复性。但是,临界状态下α0参数的测量则不能通过瞬发中子衰减曲线直接拟合得到,只能依靠外推临界法拟合得到。一方面,为了保证反应堆运行的安全,用外推临界法求解α0时控制棒提棒必须有足够的裕量,以避免瞬发临界事故;另一方面,反应堆接近临界时,堆内本底计数偏高导致临界点附近的α测量值误差偏大。因此,为了提高反应性测量值的精确性,必须先保证α0测量值的准确性和可靠性,这是α法反应性测量的难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是获得有效、可靠的瞬发中子衰减参数,目的在于提供一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,解决获得有效、可靠的瞬发中子衰减参数的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,包括以下步骤,
步骤1:确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n;
步骤2:确定用来进行刻度的控制棒,刻度以H表示,单位cm,根据提棒程序,将控制棒提升到顶,外围控制棒调临界调平后保持不动,然后将控制棒分n步均匀下插到底,每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值,n为大于零的自然数。
步骤3:每当控制棒下插到Hi棒位时,根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率,使得在一个脉冲周期内,瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底,利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值,重复第一步和第二步,直至控制棒下插到底测量完n个αi数据点;
步骤4:根据α法反应性测量原理,ρ=(α-α0)/α0,其中,α、α0为瞬发中子衰减参数,单位为s-1;ρ为反应性,单位为βeff;控制棒插入到Hi棒位时对应的价值为:
步骤5:假设控制棒整棒价值为ρH,则ρHi和ρH之间满足以下关系:
步骤6:将式(1)代入式(2),整理后得到αi对应的计算值表达式为:
步骤7:令测量值αi与计算值之间的残差平方和函数为R:
步骤8:当αi与之间的残差平方和最小时,对应函数R的待定参数α0、ρH偏导数为零,
步骤9:将式(4)分别代入式(5)、式(6),整理后得到两个关于α0、ρH的方程,
步骤10:将方程(7)中的ρH解出,代入方程(8)整理后得到一个关于α0的一元二次方程:
Aα0 2+Bα0+C=0 (9)
其中,系数A、B、C分别等于:
步骤11:将测量数据(Hi,αi)分别代入式(10)、式(11)、式(12),得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。本发明为了解决如何获得有效、可靠的瞬发中子衰减参数问题,提供一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,通过上述11个步骤可以得到有效、可靠的瞬发中子衰减参数,这种依靠外推临界法拟合得到。一方面,保证反应堆运行的安全,用外推临界法求解α0时控制棒提棒有足够的裕量,以避免瞬发临界事故;另一方面,避免了反应堆接近临界时,堆内本底计数偏高导致临界点附近的α测量值误差偏大。
所述步骤2中的控制棒,位于堆芯中部,采用堆芯中部的控制棒是为了测的更加均匀的数据。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,保证反应堆运行的安全,用外推临界法求解α0时控制棒提棒有足够的裕量,以避免瞬发临界事故;
2、本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,避免了反应堆接近临界时,堆内本底计数偏高导致临界点附近的α测量值误差偏大,提供有效、可靠的瞬发中子衰减参数;
3、本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明试验中测量得到的瞬发中子衰减曲线图;
图2为本发明试验中测量得到棒位与瞬发中子衰减参数拟合曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1至图2所示,本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,包括以下步骤,
步骤1:确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n;
步骤2:确定用来进行刻度的控制棒,刻度以H表示,单位cm,根据提棒程序,将控制棒提升到顶,外围控制棒调临界调平后保持不动,然后将控制棒分n步均匀下插到底,每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值,n为大于零的自然数;
步骤3:每当控制棒下插到Hi棒位时,根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率,使得在一个脉冲周期内,瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底,利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值,重复第一步和第二步,直至控制棒下插到底测量完n个αi数据点;
步骤4:根据α法反应性测量原理,ρ=(α-α0)/α0,其中,α、α0为瞬发中子衰减参数,单位为s-1;ρ为反应性,单位为βeff;控制棒插入到Hi棒位时对应的价值为:
步骤5:假设控制棒整棒价值为ρH,则ρHi和ρH之间满足以下关系:
步骤6:将式(1)代入式(2),整理后得到αi对应的计算值表达式为:
步骤7:令测量值αi与计算值之间的残差平方和函数为R:
步骤8:当αi与之间的残差平方和最小时,对应函数R的待定参数α0、ρH偏导数为零,
步骤9:将式(4)分别代入式(5)、式(6),整理后得到两个关于α0、ρH的方程,
步骤10:将方程(7)中的ρH解出,代入方程(8)整理后得到一个关于α0的一元二次方程:
Aα0 2+Bα0+C=0 (9)
其中,系数A、B、C分别等于:
步骤11:将测量数据(Hi,αi)分别代入式(10)、式(11)、式(12),得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。
为验证本专利提出的反应堆反应性测量基准点瞬发中子衰减参数α0数据处理的有效性,使用中国核动力院18-5临界装置试验过程中为确定瞬发中子衰减参数α0而采集的一组数据,分析每一个下降棒位Hi处BF3探测器计数曲线,采用点对点滑移迭代拟合方法处理得到相应的αi。
该方法包括以下步骤:
步骤一、根据堆芯对称性布置BF3探测器和中子管,将其按轴对称方式安装在活性区外围的水反射层内;
步骤二、临界基准点αc的确定:根据堆芯对称性和提棒程序,选择用于刻度αc的控制棒,将其提升到顶,用外围控制棒调临界调平;
步骤三、分步下降中心刻度棒,其他控制棒棒位保持不变,调节脉冲中子发生器的发射频率,使得在一个脉冲周期内,瞬发中子衰减完毕,缓发中子维持在本地水平,启动数据采集,直到测量曲线的信噪比满足试验要求停止测量;
步骤四、观察测量曲线的缓发中子本底区域,取衰减曲线末端波动较小的N道计数的平均值作为缓发中子本底计数B;
步骤五、扣除衰减曲线上每道的缓发中子本底计数B,在衰减曲线前端选择合适的起始道N1和终止道N2,采用点对点滑移迭代拟合方法处理计算该下降棒位Hi处的αi;
步骤六、重复步骤三到步骤五,分别确定每一个下降棒位Hi处的瞬发中子衰减参数αi,直至H棒下插到底测量完n个(Hi,αi)数据点;
步骤七、将n个测量数据(Hi,αi)输入根据前述算法编制好的程序,得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,其特征在于:包括以下步骤,
步骤1:确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n;
步骤2:确定用来进行刻度的控制棒,刻度以H表示,单位cm,根据提棒程序,将控制棒提升到顶,外围控制棒调临界调平后保持不动,然后将控制棒分n步均匀下插到底,每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值,n为大于零的自然数;
步骤3:每当控制棒下插到Hi棒位时,根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率,使得在一个脉冲周期内,瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底,利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值,重复第一步和第二步,直至控制棒下插到底测量完n个αi数据点;
步骤4:根据α法反应性测量原理ρ=(α-α0)/α0,其中,α、α0为瞬发中子衰减参数,单位为s-1;ρ为反应性,单位为βeff;控制棒插入到Hi棒位时对应的价值为:
步骤5:假设控制棒整棒价值为ρH,则ρHi和ρH之间满足以下关系:
步骤6:将式(1)代入式(2),整理后得到αi对应的计算值表达式为:
步骤7:令测量值αi与计算值之间的残差平方和函数为R:
步骤8:当αi与之间的残差平方和最小时,对应函数R的待定参数α0、ρH偏导数为零,
步骤9:将式(4)分别代入式(5)、式(6),整理后得到两个关于α0、ρH的方程,
步骤10:将方程(7)中的ρH解出,代入方程(8)整理后得到一个关于α0的一元二次方程:
Aα0 2+Bα0+C=0 (9)
其中,系数A、B、C分别等于:
步骤11:将测量数据(Hi,αi)分别代入式(10)、式(11)、式(12),得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。
2.根据权利要求1所述的一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法,其特征在于:所述步骤2中的控制棒,位于堆芯中部。
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