CN107887043B - 一种反应堆功率系数测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电厂反应堆物理技术领域，具体涉及一种反应堆功率系数测量方法。反应堆核裂变反应达到稳定临界后，堆芯功率为P1，堆芯反应性为ρ1，向反应堆引入正反应性，使反应堆功率持续增长，期间保持开始和最终控制棒棒位不变，由燃料发热效应导致的功率增长给堆芯带来负反应性反馈，最终堆芯反应性逐渐下降至0，此时堆芯功率为P2，堆芯反应性为ρ2，计算堆芯反应性的变化ρ1‑ρ2与功率变化P1‑P2的比值即为测量得到的功率系数。本发明可以在不同类型反应堆临界后零功率平台下开展试验测量，准确的得到反应堆功率系数。

Description

一种反应堆功率系数测量方法
技术领域
本发明属于核电厂反应堆物理技术领域，具体涉及一种反应堆功率系数测量方法。
背景技术
在反应堆功率运行期间，随着堆芯功率水平的变化，堆芯反应性也随之改变，如功率亏损、氙毒等等。堆芯功率水平上升引起的反应性变化即为功率亏损，主要有堆芯慢化剂温度效应、燃料多普勒效应和空泡效应等。在反应堆功率运行期间，要求这些效应总是负的反应性效应，从而保证负的功率系数。即堆芯具有自稳性，使反应堆具有固有的安全性。因此对功率系数的测量是验证堆芯核设计的一种重要手段，也是对核设计软件进行验证的一种重要手段。
传统的美系方法一般是从一个功率平台(如100％FP)降功率到另一个功率平台(如75％FP)试验期间仅用控制棒来控制反应性，在此过程中用反应性仪测量控制棒移动的反应性变化量。数据处理过程中对氙毒变化、温度偏差进行修正，从而得到功率系数。美系功率系数测量中，可以在功率台阶上用反应性仪进行功率系数测量，在用反应性仪测量控制棒移动时的反应性变化量时，数据处理难以客观，测量结果不可靠。
俄系方法一般是从零功率平台提棒，引入一定量的正反应性，保持棒位不变，直到功率稳定，在此过程中用反应性仪测量反应性，并测量达到稳定的功率值，根据引入的正反应性和达到稳定的功率值，从而得到功率系数。反应堆功率是由一回路温度变化率计算得到的。然而根据一回路温度变化率确定功率，如果功率水平与主泵功率水平相当，可能引入较大误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应堆功率系数测量方法，可以在不同类型反应堆临界后零功率平台下开展试验测量，准确的得到反应堆功率系数。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种反应堆功率系数测量方法，反应堆核裂变反应达到稳定临界后，堆芯功率为P1，堆芯反应性为ρ1，向反应堆引入正反应性，使反应堆功率持续增长，期间保持开始和最终控制棒棒位不变，由燃料发热效应导致的功率增长给堆芯带来负反应性反馈，最终堆芯反应性逐渐下降至0，此时堆芯功率为P2，堆芯反应性为ρ2，计算堆芯反应性的变化ρ1-ρ2与功率变化P1-P2的比值即为测量得到的功率系数。
在反应堆零功率平台开展功率系数测量。
用反应性仪测量反应性。
在有功率平台下的电流功率转换系数标定确定试验状态下的反应堆功率。
本发明所取得的有益效果为：
本发明通过测量得到中间量程电流，根据有功率状态下(如30％FP)热平衡标定的电流功率转化系数确定试验功率，方法简单、测量结果稳定可靠，后续可以推广使用。福清核电1-2号机组反应堆在首炉及后续换料启动物理试验零功率平台开展功率系数测量，试验在寻找多普勒发热点期间进行。根据福清1-2号机组进行的功率系数测量试验处理结果显示，两个首循环的测量数据偏差较小，说明了福清采用的试验方法测量的稳定性，即该方法是稳定可靠的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
反应堆临界后的反应性变化可以如下表示：
ρ(t)＝ρ(t)CB+ρ(t)POISON+ρ(t)Pr+ρ(t)ΔT+ρ(t)RCCA+ρ(t)BU (1)
上式中：
ρ(t)代表反应堆的反应性，表征反应堆对临界的偏离程度；
ρ(t)CB代表硼引入的反应性；
ρ(t)POISON代表毒物引入的反应性，包括氙毒、钐毒、钷毒等；
ρ(t)Pr代表提升功率引入的反应性，即功率亏损；
ρ(t)ΔT代表由于平均温度与参考温度偏差，需要进行的反应性修正量；
ρ(t)RCCA代表控制棒引入的反应性；
ρ(t)BU代表燃耗引入的反应性；
由式(1)得到功率亏损随时间的变化：
ρ(t)Pr＝ρ(t)-[ρ(t)CB+ρ(t)POISON+ρ(t)ΔT+ρ(t)RCCA+ρ(t)BU] (2)
试验通过提升控制棒来提升反应堆的功率，并且在功率提升引入负反馈后到达新的功率平台稳定一段时间，来获得两个功率平台之间的反应性变化量，那么根据两个时刻的不同状态，就有：
ΔρPr＝Δρ-[ΔρCB+ΔρPOISON+ΔρΔT+ΔρRCCA+ΔρBU] (3)
而在福清核电的功率系数测量过程中，首先将功率控制在1％FP水平，因此ΔρBU≈0；此时钐毒、钷毒、氙毒可以认为不变，即ΔρPOISON≈0；另外试验期间不调硼不动棒，即ΔρCB＝0，ΔρRCCA＝0；试验过程用反应性仪测量反应性ρ(t)，则
ΔρPr＝Δρ-ΔρΔT (4)
ΔρPr就是由功率Pr1变到Pr2的功率亏损。功率系数定义为单位功率变化而引起的反应性变化量，则功率系数αp表示为：
从零功率平台提棒，引入一定量的正反应性，保持棒位开始和最终不变，直到功率接近稳定，在此过程中用反应性仪测量反应性。根据引入的反应性变化量和功率变化值，从而得到功率系数。在反应堆零功率平台开展功率系数测量，试验可在寻找多普勒发热点期间进行。在有功率平台下的电流功率转换系数标定确定试验状态下的反应堆功率。
根据上述原理，本发明所述反应堆功率系数测量方法如下：
反应堆核裂变反应达到稳定临界后，堆芯功率为P1，堆芯反应性为ρ1，向反应堆引入一定的正反应性，使反应堆功率持续增长，期间保持开始和最终控制棒棒位不变，由于燃料发热效应等导致的功率增长将给堆芯带来负反应性反馈，最终堆芯反应性逐渐下降至0附近，此时堆芯功率为P2，堆芯反应性为ρ2，计算堆芯反应性的变化ρ1-ρ2与功率变化P1-P2的比值即为测量得到的功率系数。

Claims (2)

1.一种反应堆功率系数测量方法，其特征在于：反应堆核裂变反应达到稳定临界后，堆芯功率为P1，堆芯反应性为ρ1，向反应堆引入正反应性，使反应堆功率持续增长，期间保持开始和最终控制棒棒位不变，由燃料发热效应导致的功率增长给堆芯带来负反应性反馈，最终堆芯反应性逐渐下降至0附近，此时堆芯功率为P2，堆芯反应性为ρ2，计算堆芯反应性的变化ρ1-ρ2与功率变化P1-P2的比值即为测量得到的功率系数；用反应性仪测量反应性；在有功率平台下的电流功率转换系数标定确定试验状态下的反应堆功率。
2.根据权利要求1所述的反应堆功率系数测量方法，其特征在于：在反应堆零功率平台开展功率系数测量。
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