CN108899102A - 用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，包括步骤：步骤1)在堆芯布置若干个自给能中子探测器通道，探测器设置在自给能中子探测器通道内，探测器的布置分为径向布置和轴向布置；步骤2)在布置控制棒的燃料组件中不设置自给能中子探测器通道，自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，确保自给能中子探测器通道隔行布置；步骤3)自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，自给能中子探测器通道布置沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线平行布置；步骤4)确保堆芯内任一燃料组件的“有效影响域”内至少包含4个探测通道，且每个探测通道分属不同组；步骤5)探测器通道上轴向等距布置若干个自给能中子探测器。

Description

用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法

技术领域

本发明涉及压水堆核电站堆芯中子注量率测量技术领域，具体涉及用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法。

背景技术

在反应堆运行过程中，根据堆内固定式探测器的实时测量信号，可以精确监测核反应堆堆芯相关安全参数，如燃料棒线功率密度(LPD)和偏离泡核沸腾比(DNBR)等，以确保在运行周期内，堆芯安全参数不超过相应的设计限值，保证燃料元件和包壳屏障的完整性，保障反应堆核电站运行安全性，并提高反应堆的经济效益。

以中子通量注量率为基础的堆芯功率分布在线监测系统通过布置在燃料组件中的自给能中子探测器，获得和堆芯径向和轴向功率分布相关的电流信号，获得堆芯各测点位置的实测功率水平，进而扩展获得堆芯功率分布，用于比较反应堆运行过程中堆芯功率分布实测值和理论计算的相符程度，计算堆芯运行工况下的LPD分布，与相关设计安全限值进行比较，设置相应的堆芯报警系统，以实现反应堆运行的实时监测。反应堆内自给能中子探测器径向布置方法对于堆芯实时监测功能的实现具有显著影响。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术不足，提供用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，合理输出电流信号，为实现对堆芯LPD等参数的在线监测提供良好条件，从而提高核电厂运行的安全性和经济性。

本发明通过下述技术方案实现：

用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，包括步骤：

步骤1)在堆芯布置若干个自给能中子探测器通道，探测器设置在自给能中子探测器通道内，探测器的布置分为径向布置和轴向布置，径向布置上体现为在堆芯上所有自给能中子探测器通道的布置，轴向布置上则每个自给能中子探测器通道保持一致；

步骤2)在布置控制棒的燃料组件中不设置自给能中子探测器通道，自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，确保自给能中子探测器通道隔行布置；

步骤3)自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，自给能中子探测器通道布置沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线平行布置；

步骤4)自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，确保堆芯内任一燃料组件的“有效影响域”内至少包含4个探测通道，且每个探测通道分属不同组；

步骤5)探测器通道在堆芯布置过程中，探测器通道上轴向等距布置若干个自给能中子探测器。

进一步的，还包括步骤6)，对确定的探测器通道布置，在堆芯运行过程中，获得自给能中子探测器的电流信号，根据电流和测点中子注量率水平的关系，将电流信号转化为测点燃料组件的实测功率；采用二次样条函数拟合方法，将堆芯探测器通道内轴向测点处的堆芯实测参数拟合拓展到整个探测器通道内，获取探测器通道内的连续实测参数分布。

进一步的，还包括步骤7)，针对探测器通道内的连续堆芯实测参数，采用二次样条函数拟合方法、耦合系数法和燃料组件功率重构方法，基于探测器通道测点的实测结果和探测器通道内的连续堆芯实测参数分布，实现对仿真理论计算结果的修正，进而获得基于燃料棒尺度的三维全堆实测精细参数。

进一步的，还包括步骤8)，在堆芯运行过程中，基于确定的探测器布置方法，获得在线测量堆芯的中子注量率分布，完成堆芯LPD分布和DNBR分布安全参数的计算，通过和报警限值的比较，实现堆芯运行在线监测、诊断和报警功能。

本发明通过下述另一技术方案实现：

一种装载177盒燃料组件的堆芯的探测器布置方法，堆芯布置177盒燃料组件，燃料组件参考棋盘式布置方式，排列组成15行、15列的反应堆堆芯，其特征在于：

在177堆芯中，径向布置上布置44组探测器通道，探测器通道整体布置沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线对称；

为了实现对全堆的线功率密度实现有效监测，堆芯内44个探测器通道分为4组，确保堆芯内装载的任一燃料组件的“有效作用域”内包含4个探测器通道，且每个探测器通道分属不同组。

进一步的，在每个探测器通道轴向上等距布置7个自给能中子探测器，用以实现探测器通道轴向运行参数分布的测量，并确保在部分探测器失效条件下的测量精度。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，采用本发明所述方法，可实现对压水堆的固定式自给能中子探测器的合理布置，所述自给能中子探测器用于测量反应堆运行过程中堆芯径向和轴向功率分布，能够确保堆芯在线监测系统的稳定性和监测信号响应速度，有助于提升相应在线监测软件计算精度和计算效率，提高堆芯在线监测系统的经济性。综合考虑了堆芯三维功率在线监测系统的运行效率，确保堆芯布置燃料组件的有效影响域内探测器响应，堆芯进行布置所引起的不确定度和自给能中子探测器布置的经济性。

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为本发明装载177盒燃料组件的堆芯结构的俯视结构示意图；

图2为本发明装载177盒燃料组件的自给能中子探测器通道内轴向探测器布置结构示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1为本发明中布置自给能探测器通道的燃料组件，数字标识表示探测器通道的分组号；2为未布置探测器通道的燃料组件；3为自给能中子探测器。

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1

本发明用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，并基于该布置方法，实现堆芯安全参数在线监测和报警功能。所述方法包括：

探测器的布置分为径向和轴向，径向上体现为探测器通道的布置，轴向上则每个探测器通道保持一致。

考虑结构限制和控制棒移动的影响，在布置控制棒的燃料组件中不设置探测器通道；探测器通道在堆芯布置过程中，确保探测器通道隔行布置。

探测器通道在堆芯布置过程中，确保探测器通道布置沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线平行布置。

探测器通道在堆芯布置过程中，将探测器通道划分为4组，以实现对线功率密度等堆芯安全参数实现有效地在线监测。

探测器通道在堆芯布置过程中，确保堆芯内任一燃料组件的“有效影响域”(有效影响域是以探测器为中心的一个球体，探测器四周燃料组件中子注量率变化对探测器有效计数影响衰减到中心组件影响的5％所包含的区域)内至少包含4个探测通道，且每个探测通道分属不同组。

探测器通道在堆芯布置过程中，每组探测器通道布置近似沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线呈旋转对称布置。

探测器通道在堆芯布置过程中，为保证探测器探测信号质量，考虑探测器失效等导致的探测器相应异常，使探测器能够有效测量堆芯轴向功率分布，探测器通道上轴向等距布置若干个自给能中子探测器，其数量根据堆芯活性区高度而定。

针对确定的探测器通道布置，在堆芯运行过程中，获得自给能中子探测器的电流信号，根据电流和测点中子注量率水平的关系，将电流信号转化为测点燃料组件的实测功率等堆芯实测参数。采用二次样条函数拟合方法，将堆芯探测器通道内轴向测点处的堆芯实测参数拟合拓展到整个探测器通道内，获取探测器通道内的连续实测参数分布。

针对探测器通道内的连续堆芯实测参数，采用二次样条函数拟合方法、耦合系数法和燃料组件功率重构方法，基于探测器通道测点的实测结果和探测器通道内的连续堆芯实测参数分布，实现对仿真理论计算结果的修正，进而获得基于燃料棒尺度的三维全堆实测精细参数。

在堆芯运行过程中，基于确定的探测器布置方法，获得在线测量堆芯的中子注量率分布，完成堆芯LPD分布和DNBR分布等安全参数的计算，通过和报警限值的比较，实现堆芯运行在线监测、诊断和报警功能。

采用本发明所述方法，是一种用于堆芯内的固定式自给能中子探测器布置方法，可实现对压水堆的固定式自给能中子探测器的合理布置，所述自给能中子探测器用于测量反应堆运行过程中堆芯径向和轴向功率分布，能够确保堆芯在线监测系统的稳定性和监测信号响应速度，有助于提升相应在线监测软件计算精度和计算效率，提高堆芯在线监测系统的经济性。综合考虑了堆芯三维功率在线监测系统的运行效率，确保堆芯布置燃料组件的有效影响域内探测器响应，堆芯进行布置所引起的不确定度和自给能中子探测器布置的经济性。

实施例2

如图1-2所示，本发明一种装载177盒燃料组件的堆芯的探测器布置方法，其中相同的标号代表同一组自给能中子探测器布置通道。

堆芯布置177盒燃料组件，活性段长度为365.76厘米，燃料组件参考棋盘式布置方式，排列组成15行、15列的反应堆堆芯。如图1所示的177堆芯中，径向上布置44组探测器通道，探测器通道整体布置沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线对称。

为了实现对全堆的线功率密度实现有效监测，堆芯内44个探测器通道分为4组，确保堆芯内装载的任一燃料组件的“有效作用域”内至少包含4个探测器通道，且每个探测器通道分属不同组。沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线，每组探测器通道布置采用近似旋转对称的方式，以实现每组探测器通道对堆芯运行参数的监测。

图2给出了在探测器通道内固定式自给能中子探测器的布置方式。在探测器通道轴向上等距布置7个自给能中子探测器，用以实现探测器通道轴向运行参数分布的测量，并确保在部分探测器失效条件下的测量精度。

堆芯布置若干个自给能中子探测器通道，沿水平轴线和竖直中心轴线对称。所述自给能探测器的探测器通道上轴向等距布置若干个自给能中子探测器。自给能探测器的探测器通道分为4组，以实现对全堆的线功率密度的有效监测。本发明保证了LPD和DNBR堆芯在线监测系统的软件系统的数值计算精度和效率，提高了堆芯在线监测系统的经济性。

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 (6)

1.用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1)在堆芯布置若干个自给能中子探测器通道，探测器设置在自给能中子探测器通道内，探测器的布置分为径向布置和轴向布置，径向布置上体现为在堆芯上所有自给能中子探测器通道的布置，轴向布置上则每个自给能中子探测器通道保持一致；

步骤2)在布置控制棒的燃料组件中不设置自给能中子探测器通道，自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，确保自给能中子探测器通道隔行布置；

步骤3)自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，自给能中子探测器通道布置沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线平行布置；

步骤4)自给能中子探测器通道在堆芯布置过程中，确保堆芯内任一燃料组件的“有效影响域”内至少包含4个探测通道，且每个探测通道分属不同组；

步骤5)探测器通道在堆芯布置过程中，探测器通道上轴向等距布置若干个自给能中子探测器。

2.根据权利要求1所述的用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，其特征在于：还包括步骤6)，对确定的探测器通道布置，在堆芯运行过程中，获得自给能中子探测器的电流信号，根据电流和测点中子注量率水平的关系，将电流信号转化为测点燃料组件的实测功率；采用二次样条函数拟合方法，将堆芯探测器通道内轴向测点处的堆芯实测参数拟合拓展到整个探测器通道内，获取探测器通道内的连续实测参数分布。

3.根据权利要求2所述的用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，其特征在于：还包括步骤7)，针对探测器通道内的连续堆芯实测参数，采用二次样条函数拟合方法、耦合系数法和燃料组件功率重构方法，基于探测器通道测点的实测结果和探测器通道内的连续堆芯实测参数分布，实现对仿真理论计算结果的修正，进而获得基于燃料棒尺度的三维全堆实测精细参数。

4.根据权利要求3所述的用于压水堆通用的固定式自给能中子探测器的布置方法，其特征在于：还包括步骤8)，在堆芯运行过程中，基于确定的探测器布置方法，获得在线测量堆芯的中子注量率分布，完成堆芯LPD分布和DNBR分布安全参数的计算，通过和报警限值的比较，实现堆芯运行在线监测、诊断和报警功能。

5.一种装载177盒燃料组件的堆芯的探测器布置方法，堆芯布置177盒燃料组件，燃料组件参考棋盘式布置方式，排列组成15行、15列的反应堆堆芯，其特征在于：

在177堆芯中，径向布置上布置44组探测器通道，探测器通道整体布置沿堆芯水平中心轴线和堆芯竖直中心轴线对称；

为了实现对全堆的线功率密度实现有效监测，堆芯内44个探测器通道分为4组，确保堆芯内装载的任一燃料组件的“有效作用域”内包含4个探测器通道，且每个探测器通道分属不同组。

6.根据权利要求5所述的一种装载177盒燃料组件的堆芯的探测器布置方法，其特征在于：在每个探测器通道轴向上等距布置7个自给能中子探测器，用以实现探测器通道轴向运行参数分布的测量，并确保在部分探测器失效条件下的测量精度。