CN108062988B - 反应堆物理启动方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种反应堆物理启动方法及系统，该方法包括以下步骤：S1：对反应堆进行几何建模，以得到反应堆的几何模型；S2：根据几何模型获取对应三维燃料组件的几何信息和核素分布信息；S3：根据几何信息、核素分布信息和几何模型构建反应堆堆芯的计算模型；S4：根据反应堆堆芯的计算模型得到反应堆的各项参数；S5：根据反应堆的各项参数启动反应堆。本发明能够实现更加精细化的建模，从而提高反应堆物理启动参数的计算精度和测量精度，同时简化反应堆的建模过程，降低人为错误率。
Description
技术领域
本发明涉及反应堆运行支持技术领域，特别涉及一种反应堆物理启动方法及系统。
背景技术
反应堆的安全运行是核电运行工程师和电厂关注的主要问题，电厂在每一燃料循环周期过程中，都需要进行物理启动试验，以确保反应堆设计的准确性。在进行物理启动试验中，涉及测量以及计算多项反应堆物理参数。反应堆物理启动试验中，需要对反应堆进行冷态和热态下的多项试验，并对反应堆的多项参数进行计算分析，具体包括反应性系数、功率分布、控制棒价值等。
当前电厂在做反应堆物理启动试验过程中，均采用平均的燃料组件参数作为计算条件，特别是在进行动态控制棒价值测量过程中，采用平均的中子探测器响应函数，这种方法相对简单，反应堆物理启动参数的计算和测量精度不高，且建模过程相对复杂，人工错误率较高。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种反应堆物理启动方法，该方法能够实现更加精细化的建模，从而提高反应堆物理启动参数的计算精度和测量精度，同时简化反应堆的建模过程，降低人为错误率。
本发明的另一个目的在于提出一种反应堆物理启动系统。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种反应堆物理启动方法，包括以下步骤：S1：对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型；S2：根据所述几何模型获取对应三维燃料组件的几何信息和核素分布信息；S3：根据所述几何信息、核素分布信息和几何模型构建所述反应堆堆芯的计算模型；S4：根据所述反应堆堆芯的计算模型得到所述反应堆的各项参数；S5：根据所述反应堆的各项参数启动所述反应堆。
根据本发明实施例的反应堆物理启动方法，基于三维组件信息跟踪技术，对三维组件的详细信息进行跟踪并应用于反应堆物理启动的测量和计算，从而能够实现更加精细化的建模，提高反应堆物理启动参数的计算精度和测量精度，以三维组件信息为基础进行反应堆的建模，从而简化了反应堆的建模过程，降低了人为错误率。
另外，根据本发明上述实施例的反应堆物理启动方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述步骤S1，进一步包括：根据所述反应堆物理启动时的堆芯布置信息，对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型。
在一些示例中，所述反应堆的几何模型包括三维燃料组件的堆芯排布信息。
在一些示例中，所述步骤S2，进一步包括：根据所述三维燃料组件的堆芯排布信息获取所述三维燃料组件的编号，并根据所述编号从预存的三维燃料组件信息存储文件中获取所述三维燃料组件的几何信息和核素分布信息。
在一些示例中，所述预存的三维燃料组件信息存储文件包括所有三维燃料组件的几何信息、材料信息、材料密度、核素信息及组件排布信息。
在一些示例中，所述步骤S4，进一步包括：根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序计算得到所述反应堆的各项参数。
在一些示例中，所述反应堆的各项参数包括：堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值。
在一些示例中，还包括：根据所述反应堆堆芯的计算模型及反应堆堆外布置的中子探测器位置及材料信息，构建堆外中子探测器的计算模型。
在一些示例中，还包括：根据所述堆外中子探测器的计算模型，通过调用三维中子输运分析程序，计算得到中子探测器的空间响应函数。
在一些示例中，还包括：根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序，计算得到控制棒价值修正因子。
在一些示例中，所述控制棒价值修正因子包括静态因子和动态因子。
在一些示例中，还包括：将所述中子探测器的空间响应函数和所述控制棒价值修正因子输入至动态刻棒仪中。
在一些示例中，还包括：对每组控制棒分别进行从堆芯顶部自动插入到堆芯底部的过程，并记录每个过程中的堆外中子探测器的信号，并对所述堆外中子探测器的信号进行去噪处理，根据所述控制棒价值修正因子对去噪处理后的信号进行相应的修正处理，以获得各组控制棒的微分价值。
为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种反应堆物理启动系统，包括：第一建模模块，所述第一建模模块用于对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型；获取模块，所述获取模块用于根据所述几何模型获取对应三维燃料组件的几何信息和核素分布信息；第二建模模块，所述第二建模模块用于根据所述几何信息、核素分布信息和几何模型构建所述反应堆堆芯的计算模型；第一计算模块，所述第一计算模块根据所述反应堆堆芯的计算模型得到所述反应堆的各项参数；启动模块，所述启动模块用于根据所述反应堆的各项参数启动所述反应堆。
根据本发明实施例的反应堆物理启动系统，基于三维组件信息跟踪技术，对三维组件的详细信息进行跟踪并应用于反应堆物理启动的测量和计算，从而能够实现更加精细化的建模，提高反应堆物理启动参数的计算精度和测量精度，以三维组件信息为基础进行反应堆的建模，从而简化了反应堆的建模过程，降低了人为错误率。
另外，根据本发明上述实施例的反应堆物理启动系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述第一建模模块用于：根据所述反应堆物理启动时的堆芯布置信息，对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型。
在一些示例中，所述反应堆的几何模型包括三维燃料组件的堆芯排布信息。
在一些示例中，所述获取模块用于：根据所述三维燃料组件的堆芯排布信息获取所述三维燃料组件的编号，并根据所述编号从预存的三维燃料组件信息存储文件中获取所述三维燃料组件的几何信息和核素分布信息。
在一些示例中，所述预存的三维燃料组件信息存储文件包括所有三维燃料组件的几何信息、材料信息、材料密度、核素信息及组件排布信息。
在一些示例中，所述第一计算模块用于：根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序计算得到所述反应堆的各项参数。
在一些示例中，所述反应堆的各项参数包括：堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值。
在一些示例中，还包括：第三建模模块，所述第三建模模块用于根据所述反应堆堆芯的计算模型及反应堆堆外布置的中子探测器位置及材料信息，构建堆外中子探测器的计算模型。
在一些示例中，还包括：第二计算模块，所述函数计算模块用于根据所述堆外中子探测器的计算模型，通过调用三维中子输运分析程序，计算得到中子探测器的空间响应函数。
在一些示例中，还包括：第三计算模块，所述第三计算模块用于根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序，计算得到控制棒价值修正因子。
在一些示例中，所述控制棒价值修正因子包括静态因子和动态因子。
在一些示例中，还包括：输入模块，所述输入模块用于将所述中子探测器的空间响应函数和所述控制棒价值修正因子输入至动态刻棒仪中。
在一些示例中，还包括：处理模块，所述处理模块用于对每组控制棒分别进行从堆芯顶部自动插入到堆芯底部的过程，并记录每个过程中的堆外中子探测器的信号，并对所述堆外中子探测器的信号进行去噪处理，根据所述控制棒价值修正因子对去噪处理后的信号进行相应的修正处理，以获得各组控制棒的微分价值。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的反应堆物理启动方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的反应堆物理启动方法的整体流程图；
图3是根据本发明实施例的反应堆物理启动系统的结构框图；以及
图4是根据本发明一个实施例的反应堆物理启动系统的整体结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的反应堆物理启动方法及系统。
图1是根据本发明一个实施例的反应堆物理启动方法的流程图。图2是根据本发明另一个实施例的反应堆物理启动方法的整体流程图。如图1所示，并结合图2，根据本发明实施例的反应堆物理启动方法，包括以下步骤：
步骤S1：对反应堆进行几何建模，以得到反应堆的几何模型。该步骤即反应堆的几何建模过程。
在发明的一个实施例中，步骤S1，进一步包括：根据反应堆物理启动时的堆芯布置信息，对反应堆进行几何建模，以得到反应堆的几何模型。进一步地，反应堆的几何模型例如包括三维燃料组件的堆芯排布信息。
步骤S2：根据几何模型获取对应三维燃料组件的几何信息和核素分布信息。
在发明的一个实施例中，步骤S2，进一步包括：根据三维燃料组件的堆芯排布信息获取三维燃料组件的编号(即堆芯内布置的燃料组件的ID)，并根据编号从预存的三维燃料组件信息存储文件中获取三维燃料组件的几何信息和核素分布信息。其中，上述预存的三维燃料组件信息存储文件例如通过一种反应堆三维组件信息跟踪技术生成，其包括所有三维燃料组件的几何信息、材料信息、材料密度、核素信息及组件排布信息等，这些存储的信息也是本发明的基础。换言之，该步骤即读取预存的三维燃料组件信息存储文件中的几何信息和核素信息的过程。
步骤S3：根据几何信息、核素分布信息和几何模型构建反应堆堆芯的计算模型。换言之，即根据步骤S1和步骤S2中得到的信息，构建反应堆堆芯的计算模型。
步骤S4：根据反应堆堆芯的计算模型得到反应堆的各项参数。
在发明的一个实施例中，步骤S4，进一步包括：根据步骤S3中得到的反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序计算得到反应堆的各项参数。更为具体地，反应堆的各项参数例如包括：堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值等。
步骤S5：根据反应堆的各项参数启动反应堆。即根据上述得到的诸如堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值等反应堆的各项参数启动反应堆。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该方法例如还包括：
步骤S6：根据反应堆实际布置，建立堆外中子探测器模型。具体为：根据步骤S3中得到的反应堆堆芯的计算模型，以及反应堆堆外布置的中子探测器位置及材料信息，构建堆外中子探测器的计算模型。
步骤S7：根据步骤S6中得到的堆外中子探测器的计算模型，通过调用三维中子输运分析程序，计算得到中子探测器的空间响应函数。
步骤S8：根据步骤S3中得到的反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序，计算得到控制棒价值修正因子。其中，控制棒价值修正因子例如包括静态因子和动态因子。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该方法例如还包括：
步骤S9：将步骤S7中得到的中子探测器的空间响应函数和步骤S8中得到的控制棒价值修正因子输入至动态刻棒仪中。
步骤S10：电厂进行控制棒试验。具体为：对每组控制棒分别进行从堆芯顶部自动插入到堆芯底部的过程，并记录每个过程中的堆外中子探测器的信号，并对堆外中子探测器的信号进行去噪处理后，根据控制棒价值修正因子对去噪处理后的信号进行相应的修正处理，以获得各组控制棒的微分价值。
综上，根据本发明实施例的反应堆物理启动方法，基于三维组件信息跟踪技术，对三维组件的详细信息进行跟踪并应用于反应堆物理启动的测量和计算，从而能够实现更加精细化的建模，提高反应堆物理启动参数的计算精度和测量精度，以三维组件信息为基础进行反应堆的建模，从而简化了反应堆的建模过程，降低了人为错误率。
本发明的进一步实施例还提出了一种反应堆物理启动系统。
图3是根据本发明一个实施例的反应堆物理启动系统的结构框图。图4是根据本发明另一个实施例的反应堆物理启动系统的整体结构框图。如图3所示，并结合图4，该反应堆物理启动系统1000，包括：第一建模模块110、获取模块120、第二建模模块130、第一计算模块140及启动模块150。
第一建模模块110用于对反应堆进行几何建模，以得到反应堆的几何模型。
具体地，在本发明的一个实施例中，第一建模模块110用于：根据反应堆物理启动时的堆芯布置信息，对反应堆进行几何建模，以得到反应堆的几何模型。更为具体地，反应堆的几何模型例如包括三维燃料组件的堆芯排布信息。
获取模块120用于根据几何模型获取对应三维燃料组件的几何信息和核素分布信息。
在本发明的一个实施例中，获取模块120用于：根据三维燃料组件的堆芯排布信息获取三维燃料组件的编号(即堆芯内布置的燃料组件的ID)，并根据编号从预存的三维燃料组件信息存储文件中获取三维燃料组件的几何信息和核素分布信息。其中，上述预存的三维燃料组件信息存储文件例如通过一种反应堆三维组件信息跟踪技术生成，其包括所有三维燃料组件的几何信息、材料信息、材料密度、核素信息及组件排布信息等。
第二建模模块130用于根据几何信息、核素分布信息和几何模型构建反应堆堆芯的计算模型。
第一计算模块140根据反应堆堆芯的计算模型得到反应堆的各项参数。
在本发明的一个实施例中，第一计算模块140用于：根据反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序计算得到反应堆的各项参数。更为具体地，反应堆的各项参数例如包括：堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值等。
启动模块150用于根据反应堆的各项参数启动反应堆。即根据上述得到的诸如堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值等反应堆的各项参数启动反应堆。
在本发明的一个实施例中，结合图4所示，该系统1000还包括：第三建模模块160。第三建模模块160用于根据反应堆堆芯的计算模型及反应堆堆外布置的中子探测器位置及材料信息，构建堆外中子探测器的计算模型。
在本发明的一个实施例中，结合图4所示，该系统1000还包括：第二计算模块170。函数计算模块170用于根据上述得到的堆外中子探测器的计算模型，通过调用三维中子输运分析程序，计算得到中子探测器的空间响应函数。
在本发明的一个实施例中，结合图4所示，该系统1000还包括：第三计算模块180。第三计算模块180用于根据上述得到的反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序，计算得到控制棒价值修正因子。其中，控制棒价值修正因子例如包括静态因子和动态因子。
在本发明的一个实施例中，结合图4所示，该系统1000还包括：输入模块190。输入模块190用于将上述得到的中子探测器的空间响应函数和控制棒价值修正因子输入至动态刻棒仪中。
在本发明的一个实施例中，结合图4所示，该系统1000还包括：处理模块200。处理模块200用于对每组控制棒分别进行从堆芯顶部自动插入到堆芯底部的过程，并记录每个过程中的堆外中子探测器的信号，并对堆外中子探测器的信号进行去噪处理后，根据控制棒价值修正因子对去噪处理后的信号进行相应的修正处理，以获得各组控制棒的微分价值。该过程也即电厂进行控制棒试验的过程。
需要说明的是，本发明实施例的反应堆物理启动系统的具体实现方式与本发明实施例的反应堆物理启动方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
综上，根据本发明实施例的反应堆物理启动系统，基于三维组件信息跟踪技术，对三维组件的详细信息进行跟踪并应用于反应堆物理启动的测量和计算，从而能够实现更加精细化的建模，提高反应堆物理启动参数的计算精度和测量精度，以三维组件信息为基础进行反应堆的建模，从而简化了反应堆的建模过程，降低了人为错误率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (20)
1.一种反应堆物理启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型，包括：根据所述反应堆物理启动时的堆芯布置信息，对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型，其中，所述反应堆的几何模型包括三维燃料组件的堆芯排布信息；
S2：根据所述几何模型获取对应三维燃料组件的几何信息和核素分布信息，包括：根据所述三维燃料组件的堆芯排布信息获取所述三维燃料组件的编号，并根据所述编号从预存的三维燃料组件信息存储文件中获取所述三维燃料组件的几何信息和核素分布信息；
S3：根据所述几何信息、核素分布信息和几何模型构建所述反应堆堆芯的计算模型；
S4：根据所述反应堆堆芯的计算模型得到所述反应堆的各项参数；
S5：根据所述反应堆的各项参数启动所述反应堆。
2.根据权利要求1所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，所述预存的三维燃料组件信息存储文件包括所有三维燃料组件的几何信息、材料信息、材料密度、核素信息及组件排布信息。
3.根据权利要求1所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，所述步骤S4，进一步包括：
根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序计算得到所述反应堆的各项参数。
4.根据权利要求3所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，所述反应堆的各项参数包括：堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值。
5.根据权利要求4所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，还包括：
根据所述反应堆堆芯的计算模型及反应堆堆外布置的中子探测器位置及材料信息，构建堆外中子探测器的计算模型。
6.根据权利要求5所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，还包括：
根据所述堆外中子探测器的计算模型，通过调用三维中子输运分析程序，计算得到中子探测器的空间响应函数。
7.根据权利要求6所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，还包括：
根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序，计算得到控制棒价值修正因子。
8.根据权利要求7所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，所述控制棒价值修正因子包括静态因子和动态因子。
9.根据权利要求7所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，还包括：
将所述中子探测器的空间响应函数和所述控制棒价值修正因子输入至动态刻棒仪中。
10.根据权利要求9所述的反应堆物理启动方法，其特征在于，还包括：
对每组控制棒分别进行从堆芯顶部自动插入到堆芯底部的过程，并记录每个过程中的堆外中子探测器的信号，并对所述堆外中子探测器的信号进行去噪处理，根据所述控制棒价值修正因子对去噪处理后的信号进行相应的修正处理，以获得各组控制棒的微分价值。
11.一种反应堆物理启动系统，其特征在于，包括：
第一建模模块，所述第一建模模块用于对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型，包括：根据所述反应堆物理启动时的堆芯布置信息，对所述反应堆进行几何建模，以得到所述反应堆的几何模型，其中，所述反应堆的几何模型包括三维燃料组件的堆芯排布信息；
获取模块，所述获取模块用于根据所述几何模型获取对应三维燃料组件的几何信息和核素分布信息，包括：根据所述三维燃料组件的堆芯排布信息获取所述三维燃料组件的编号，并根据所述编号从预存的三维燃料组件信息存储文件中获取所述三维燃料组件的几何信息和核素分布信息；
第二建模模块，所述第二建模模块用于根据所述几何信息、核素分布信息和几何模型构建所述反应堆堆芯的计算模型；
第一计算模块，所述第一计算模块根据所述反应堆堆芯的计算模型得到所述反应堆的各项参数；
启动模块，所述启动模块用于根据所述反应堆的各项参数启动所述反应堆。
12.根据权利要求11所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，所述预存的三维燃料组件信息存储文件包括所有三维燃料组件的几何信息、材料信息、材料密度、核素信息及组件排布信息。
13.根据权利要求11所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，所述第一计算模块用于：
根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序计算得到所述反应堆的各项参数。
14.根据权利要求13所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，所述反应堆的各项参数包括：堆芯功率分布、各项反应性系数、毒物价值、控制棒价值。
15.根据权利要求14所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，还包括：
第三建模模块，所述第三建模模块用于根据所述反应堆堆芯的计算模型及反应堆堆外布置的中子探测器位置及材料信息，构建堆外中子探测器的计算模型。
16.根据权利要求15所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，还包括：
第二计算模块，所述第二计算模块用于根据所述堆外中子探测器的计算模型，通过调用三维中子输运分析程序，计算得到中子探测器的空间响应函数。
17.根据权利要求16所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，还包括：
第三计算模块，所述第三计算模块用于根据所述反应堆堆芯的计算模型，通过调用反应堆三维分析计算程序，计算得到控制棒价值修正因子。
18.根据权利要求17所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，所述控制棒价值修正因子包括静态因子和动态因子。
19.根据权利要求17所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，还包括：
输入模块，所述输入模块用于将所述中子探测器的空间响应函数和所述控制棒价值修正因子输入至动态刻棒仪中。
20.根据权利要求19所述的反应堆物理启动系统，其特征在于，还包括：
处理模块，所述处理模块用于对每组控制棒分别进行从堆芯顶部自动插入到堆芯底部的过程，并记录每个过程中的堆外中子探测器的信号，并对所述堆外中子探测器的信号进行去噪处理，根据所述控制棒价值修正因子对去噪处理后的信号进行相应的修正处理，以获得各组控制棒的微分价值。
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