CN107688112B - 一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核反应堆物理试验方法领域，具体涉及一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法，目的是设计一种测量电流的方法，使用该方法可以减少测量时间，精确的计算出修正电流，提高控制棒价值测量的精度。本发明的技术方案可以减少核电厂大修主线时间约0.5小时，按照百万机组计算，每年带来的直接发电经济效益在20.8万元左右；另外该方法可以精确的计算出修正电流，提高控制棒价值测量的精度。

Description

一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法
技术领域
本发明属于核反应堆物理试验方法领域，具体涉及一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法。
背景技术
压水堆核电站动态刻棒试验通过快速插入控制棒到反应堆底部，反应堆外电离室测量裂变中子电流，使用反应性仪进行逆动态方程计算并修正后得到控制棒组价值。由于棒组快速插入负反应性较大，当控制棒组插入堆芯后，测量电流迅速降低，此时测量得到的电流包括了裂变中子电流，源中子电流，伽马电流，电路噪声等，除了裂变中子电流外的电流称之为修正电流，此时修正电流的量级和裂变中子电流在同一个量级水平，因此，将此时的电流带入逆动态方程，将无法得到真实的棒价值，需要将修正电流减去后再进行计算。
在试验过程中，如何准确测量得到修正电流是试验成功与否的重要因素，一般的方法是在控制棒全部插入堆芯后等待30-45分钟，使得裂变中子电流下降到非常低的水平，当反应性仪测量到的电流稳定在某一常数值并且在一个非常小的范围内波动时，此时测量得到的电流作为修正电流。该方法一是需要等待较长的时间，二是由于裂变中子电流不可能完全降低到零，测量得到的修正电流存在一定的偏差。
发明内容
本发明目的在于开发一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法。使用该方法可以减少测量时间，精确的计算出修正电流，提高控制棒价值测量的精度。
本发明是这样实现的：
一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：利用带动态刻棒功能的反应性仪记录某一控制棒组全速插入堆芯过程中的控制棒棒位电压信号V(t)，以及随控制棒位置连续变化的堆外功率量程一个通道所有探测器电流的和信号I(t)；
步骤2：由步骤1得到的V(t)曲线可以判断得到控制棒插入到堆芯底部的时间t1；
步骤3：根据逆动态点堆中子动力学方程可以推导出含本底电流修正和空间效应修正的动态反应性计算方程，即公式一；给修正电流赋一个任意初始值D(0)，同时将步骤1中测量得到的I(t)电流数据代入公式一，由此可以计算得到动态刻棒测量试验期间的反应性随时间变化的ρ(t)曲线；
步骤4：根据步骤3中计算得到ρ(t)曲线求解控制棒插入堆芯底部后反应性ρ随时间t的变化斜率K；如果K大于0，则将修正电流D(0)更改为D(0)+d后重新代入公式一进行计算；如果K小于0，则将修正电流D(0)更改为D(0)-d后重新代入公式一进行计算；
步骤5：通过步骤4的迭代计算，最终确定修正电流D使得计算出的反应性ρ随时间的变化曲线在t1时刻以后的斜率K为0。
如上所述的公式一：
Figure BDA0001070556860000021
其中：
ρ(t)—反应性
I(t)——堆外功率量程一个通道所有探测器电流的和信号
Λ——中子代时间
D(0)——修正电流
d——修正电流迭代步长
SSF——静态空间效应修正因子
DSF——动态空间效应修正因子
t——时间
Ci——第i组缓发中子先驱核总数
i——缓发中子先驱核分组的组号
S——源项
M——缓发中子先驱核组数
本发明的有益效果是：
本发明的技术方案可以减少核电厂大修主线时间约0.5小时，按照百万机组计算，每年带来的直接发电经济效益在20.8万元左右；另外该方法可以精确的计算出修正电流，提高控制棒价值测量的精度。
附图说明
图1是动态反应性仪测量得到的V(t)曲线；
图2是动态反应性仪测量得到的I(t)曲线；
图3是根据公式一计算得到的反应性ρ(t)曲线。
图4是本发明的流程图。
Figure DEST_PATH_GDA0001112911550000031
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：利用带动态刻棒功能的反应性仪记录某一控制棒组全速插入堆芯过程中的控制棒棒位电压信号V(t)(如图1所示)，以及随控制棒位置连续变化的堆外功率量程一个通道所有探测器电流的和信号I(t)(如图2所示)。
步骤2：图1 V(t)曲线的横坐标是时间(秒)，纵坐标是电压(伏特)。由图1所示的V(t)曲线可以判断得到控制棒插入到堆芯底部的时间t1。
步骤3：根据逆动态点堆中子动力学方程可以推导出含本底电流修正和空间效应修正的动态反应性计算方程，即公式一。给修正电流赋一个任意初始值D(0)，同时将步骤1中测量得到的I(t)电流数据代入公式一，由此可以计算得到动态刻棒测量试验期间的反应性随时间变化的ρ(t)曲线(如图3所示)。图3横坐标为时间t，纵坐标为根据公式一计算得到的反应性ρ。
Figure BDA0001070556860000041
其中：
ρ(t)—反应性
I(t)——堆外功率量程一个通道所有探测器电流的和信号
Λ——中子代时间
D(0)——修正电流
d——修正电流迭代步长
SSF——静态空间效应修正因子
DSF——动态空间效应修正因子
t——时间
Ci——第i组缓发中子先驱核总数
i——缓发中子先驱核分组的组号
S——源项
M——缓发中子先驱核组数
步骤4：根据动态刻棒试验原理，当控制棒完全插入反应堆堆芯底部时，此时控制棒向堆芯引入的负反应性是一个常数，也即理论上控制棒插入到堆芯底 部时测量得到的反应性ρ是一个常数，反应性ρ随时间t的变化斜率K应为零。根据步骤3中计算得到ρ(t)曲线可以求解控制棒插入堆芯底部后(图1中t1时刻以后，t1可以由图1中的V(t)曲线得到)反应性ρ随时间t的变化斜率K。如果K大于0，则将修正电流D(0)更改为D(0)+d后重新代入公式一进行计算。如果K小于0，则将修正电流D(0)更改为D(0)-d后重新代入公式一进行计算。图4给出了迭代计算流程图。
步骤5：通过步骤4的迭代计算，最终可以找到一个修正电流D使得计算出的反应性ρ随时间的变化曲线(如图3所示)在t1时刻以后的斜率K为0。
上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (1)

1.一种快速测量压水堆动态刻棒修正电流的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：利用带动态刻棒功能的反应性仪记录某一控制棒组全速插入堆芯过程中的控
制棒棒位电压信号V(t)，以及随控制棒位置连续变化的堆外功率量程一个通道所有探测器电流的和信号I(t)；
步骤2：由步骤1得到的V(t)曲线可以判断得到控制棒插入到堆芯底部的时间t1；
步骤3：根据逆动态点堆中子动力学方程可以推导出含本底电流修正和空间效应修正的动态反应性计算方程，即公式一；给修正电流赋一个任意初始值D(0)，同时将步骤1中测量得到的I(t)电流数据代入公式一，由此可以计算得到动态刻棒测量试验期间的反应性随时间变化的ρ(t)曲线；
步骤4：根据步骤3中计算得到ρ(t)曲线求解控制棒插入堆芯底部后反应性ρ随时间t的变化斜率K；如果K大于0，则将修正电流D(0)更改为D(0)+d后重新代入公式一进行计算；如果K小于0，则将修正电流D(0)更改为D(0)-d后重新代入公式一进行计算；
步骤5：通过步骤4的迭代计算，最终确定修正电流D使得计算出的反应性ρ随时间的变化曲线在t1时刻以后的斜率K为0；所述公式一：
Figure 926251DEST_PATH_FDA0001070556850000011
其中：
ρ(t)—反应性
I(t)——堆外功率量程一个通道所有探测器电流的和信号
Λ——中子代时间
D(0)——修正电流
d——修正电流迭代步长
SSF——静态空间效应修正因子
DSF——动态空间效应修正因子
t——时间
Ci——第i组缓发中子先驱核总数
i——缓发中子先驱核分组的组号
S——源项
M——缓发中子先驱核组数。
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