CN109166639A - 反应堆控制棒测量数据获得方法及微分价值获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应堆控制棒测量数据获得方法及微分价值获取方法，所述数据获得方法中，通过逐步下插被测控制棒，向堆内注入脉冲中子，分析中子探测器采集到的数据得到泄漏中子衰减曲线，所述微分价值获取方法中，通过所述泄漏中子衰减曲线得到控制棒的微分价值，实现了在次临界状态下控制棒的微分价值测量。以上过程中，不需要频繁倒棒，操作简便安全，缩短了测量时间，提高了效率，避免了传统控制棒微分价值测量在临界状态频繁倒棒，耗时费力的缺点，即避免了测量过程中的不利影响因素也有利于核系统安全，有利于提高测量结果的准确度。

Description

反应堆控制棒测量数据获得方法及微分价值获取方法

技术领域

本发明涉及反应堆零功率物理实验测量技术领域，特别是涉及一种反应堆控制棒测量数据获得方法及微分价值获取方法。

背景技术

在零功率物理实验研究中，控制棒微分价值测量一般采用周期法进行。测量时反应堆处于临界状态，并且需要稳定在一定的功率水平，待测控制棒逐级往上提升，周围控制棒进行补偿。同时，考虑到反应堆周期运行限值的要求，每次引入的反应性在100pcm左右，一组大当量反应性的控制棒通常需要进行几十甚至上百个点的测量，每个测量点都在临界状态下进行稳功率、倒棒操作，操纵员除了关注反应堆上的周期、功率、棒位等参数外，还需及时与测量人员进行交流，并按测量要求进行切换棒，精神时刻保持在一种高度专注试验状态中，对反应堆的安全运行是一种不利因素。

发明内容

针对上述提出的现有技术中控制棒微分价值测量中存在的程序繁琐、需要控制的参数多等问题，本发明提供了一种反应堆控制棒测量数据获得方法及微分价值获取方法，采用该数据获得方法，相较于现有技术不仅简化了程序，缩短测量时间，同时可提高反应堆操作的安全性；该微分价值获取方法基于上述数据获得方法，在相较于现有技术不仅可简化程序、缩短测量时间、利于操作反应堆的安全性，同时可减少测量过程中的不利影响因素，提高测量精度。

为达到上述目的，本发明提供的反应堆控制棒测量数据获得方法及微分价值获取方法通过以下技术要点来解决问题：反应堆控制棒测量数据获得方法，该测量数据获得方法用于获得用于反应堆控制棒微分价值获取的原始数据，所述测量数据获得方法包括控制棒微分价值刻度步骤及数据获得步骤：

所述控制棒微分价值刻度步骤为：在待测控制棒上确定N个测点，沿着待测控制棒的高度方向，N个测点依次为1、2...N，N个测点对应N个棒位：依次为1棒位、2棒位...N棒位，各测点依次所对应的棒位棒高为：h₁、h₂...h_N；所述数据获得步骤为：

将待测控制棒提升至顶，其他控制棒调临界，所述其他控制棒调临界为：利用其它控制棒，调节反应堆为临界状态；

利用对称布置在堆芯的脉冲中子发生器和中子探测器，将脉冲中子发生器的输入频率调节至全部瞬发中子衰减完毕，缓发中子进入本底水平，所述对称布置为脉冲中子发生器和中子探测器两者相对于反应堆的轴线轴对称；

下插待测控制棒至i棒位，调节脉冲中子发生器的靶压向堆芯注入脉冲中子，在堆芯的另一侧用中子探测器测量堆芯泄漏中子，所述1≤i≤N,所述i、N均为大于0的整数；

根据中子探测器在待测控制棒下插至各棒位时所获得的测量值，得到泄漏中子衰减曲线。

现有技术中，针对控制棒微分价值测量，除了上述所提及需要针对几十甚至上百个点进行测量，同时针对每个测量点都需要在临界状态下进行稳功率、倒棒操作，存在程序繁琐、所需要控制的参数多等问题。除此以外，传统测量方法在进行微分价值测量过程中，由于每个测量步长都需进行调临界和升功率，频繁的倒棒可改变待测控制棒周围的中子注量率分布，从而影响待测控制棒各个点微分价值，对测量结果产生不利影响。

本方案中，在反应堆控制棒微分价值数据测量及处理步骤中，仅在待测控制棒提升至顶时，通过其他控制棒调临界，而在待测控制棒下插至各棒位时，待测控制棒从临界状态逐步下插，每测量一个点，反应堆的次临界度也随之下降，计数逐步降低，次临界状态周围控制棒保持不动，反应堆处于次临界状态，且整个数据获取过程中不需要稳功率倒棒，不仅可简化程序，同时可提高反应堆的操作安全，缩短测量时间；同时采用本方法，可根据待测控制棒的价值大小调节测量步长，即仅调节对应测点所对应的棒高即可；同时，由于采用本方法在数据获取过程中，由于仅需操作待测控制棒即可，故采用本方法还可减少测量过程中的不利影响因素，提高测量精度。

作为以上所述的反应堆控制棒测量数据获得方法进一步的技术方案：

作为一种可提高堆芯泄漏中子测量精度的具体方案，设置为：所述中子探测器为BF3探测器。

作为一种标定测点位置的具体方案，任意测点在待测控制棒上的位置均对应采用理论计算法获得的预示计算值。

作为一种标定测点位置的具体方案，任意相邻两测点之间的棒高差数值范围为：10mm-100mm。作为本领域技术人员，以上棒高差数值即为每一次待测控制棒下插的步长。

同时，本发明还公开了一种反应堆控制棒微分价值获取方法，包括原始数据获得步骤及计算步骤，

所述原始数据获得步骤为：采用如上任意一项所提供的测量数据获得方法，获得所述的泄漏中子衰减曲线；

所述计算步骤为：对所述泄漏中子衰减曲线进行拟合，得到各棒位棒态的瞬发中子衰减参数α_i；

由ρ_i＝(α_i-α₀)/α₀计算得到i棒位棒态的次临界度反应性值ρ_i,其中，α₀为缓发临界状态下的瞬发中子衰减参数；

由：Δρ＝(ρ_i-ρ_i-1)/(h_i-h_i-1)计算待测控制棒从h_i-1到h_i高度对应的微分价值，当i＝1时，ρ₀＝0，h₀为待测控制棒提升至顶时的棒高。

由于以上反应堆控制棒微分价值获取方法基于以上反应堆控制棒测量数据获得方法，故采用以上反应堆控制棒微分价值获取方法所获得的微分价值具有精度高的特点；同时完成整个反应堆控制棒微分价值获取过程程序简单、时间短、安全可靠性高。

作为所述的反应堆控制棒微分价值获取方法进一步的技术方案，所述计算步骤中，拟合为：采用最小二乘法进行拟合。

综上，本发明提供了一种次临界状态下控制棒微分价值原始数据获得方法以及基于以上原始数据的控制棒微分价值获取方法，采用以上方法，避免了传统控制棒微分价值测量必须在临界状态进行，频繁倒棒，耗时费力的缺点；实现了在次临界状态下控制棒的微分价值测量，不需要频繁倒棒，操作简便安全，缩短了测量时间，即提高了测量效率也有利于核系统安全；由于原始数据测量过程中不需要对其他控制棒进行操作，故采用以上方法最终所获得的反应堆控制棒微分价值具有精度更高的特点。

作为本领域技术人员，以上棒高可理解为待测控制棒不同棒态的棒高，如将待测控制棒提升至顶时为0棒位，此时待测控制棒位于堆芯外侧，待测控制棒在此棒态下不影响堆芯的反应性，此时可定义该棒态所对应的棒高为0，亦可定义为0棒位棒高为任意数值。待测控制棒下插过程中由i-1棒位下插至i棒位对应的步长作为h_i-h_i-1的结果即可。

本发明具有以下有益效果：

本方案中，在反应堆控制棒测量数据获得方法及微分价值获取方法中，仅在待测控制棒提升至顶时，通过其他控制棒调临界，而在待测控制棒下插至各棒位时，待测控制棒从临界状态逐步下插，每测量一个点，反应堆的次临界度也随之下降，计数逐步降低，次临界状态周围控制棒保持不动，反应堆处于次临界状态，且整个数据获取过程中不需要稳功率倒棒，不仅可简化程序，同时可提高反应堆的操作安全，缩短测量时间；同时采用本方法，可根据待测控制棒的价值大小调节测量步长，即仅调节对应测点所对应的棒高即可；同时，由于采用本方法在数据获取过程中，由于仅需操作待测控制棒即可，故采用本方法还可减少测量过程中的不利影响因素，提高测量精度。

综上，本发明提供了一种次临界状态下控制棒微分价值原始数据获得方法以及基于以上原始数据的控制棒微分价值获取方法，采用以上方法，避免了传统控制棒微分价值测量必须在临界状态进行，频繁倒棒，耗时费力的缺点；实现了在次临界状态下控制棒的微分价值测量，不需要频繁倒棒，操作简便安全，缩短了测量时间，即提高了测量效率也有利于核系统安全；由于原始数据测量过程中不需要对其他控制棒进行操作，故采用以上方法最终所获得的反应堆控制棒微分价值具有精度更高的特点。

说明书附图

图1为实施例6所获得的微分价值Δρ与测点棒位或棒高的关系图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种反应堆控制棒测量数据获得方法，该测量数据获得方法用于获得用于反应堆控制棒微分价值获取的原始数据，所述测量数据获得方法包括控制棒微分价值刻度步骤及数据获得步骤：

所述控制棒微分价值刻度步骤为：在待测控制棒上确定N个测点，沿着待测控制棒的高度方向，N个测点依次为1、2...N，N个测点对应N个棒位：依次为1棒位、2棒位...N棒位，各测点依次所对应的棒位棒高为：h₁、h₂...h_N；所述数据获得步骤为：

将待测控制棒提升至顶，其他控制棒调临界，所述其他控制棒调临界为：利用其它控制棒，调节反应堆为临界状态；

利用对称布置在堆芯的脉冲中子发生器和中子探测器，将脉冲中子发生器的输入频率调节至全部瞬发中子衰减完毕，缓发中子进入本底水平，所述对称布置为脉冲中子发生器和中子探测器两者相对于反应堆的轴线轴对称；

下插待测控制棒至i棒位，调节脉冲中子发生器的靶压向堆芯注入脉冲中子，在堆芯的另一侧用中子探测器测量堆芯泄漏中子，所述1≤i≤N,所述i、N均为大于0的整数；

根据中子探测器在待测控制棒下插至各棒位时所获得的测量值，得到泄漏中子衰减曲线。

现有技术中，针对控制棒微分价值测量，除了上述所提及需要针对几十甚至上百个点进行测量，同时针对每个测量点都需要在临界状态下进行稳功率、倒棒操作，存在程序繁琐、所需要控制的参数多等问题。除此以外，传统测量方法在进行微分价值测量过程中，由于每个测量步长都需进行调临界和升功率，频繁的倒棒可改变待测控制棒周围的中子注量率分布，从而影响待测控制棒各个点微分价值，对测量结果产生不利影响。

本方案中，在反应堆控制棒微分价值数据测量及处理步骤中，仅在待测控制棒提升至顶时，通过其他控制棒调临界，而在待测控制棒下插至各棒位时，待测控制棒从临界状态逐步下插，每测量一个点，反应堆的次临界度也随之下降，计数逐步降低，次临界状态周围控制棒保持不动，反应堆处于次临界状态，且整个数据获取过程中不需要稳功率倒棒，不仅可简化程序，同时可提高反应堆的操作安全，缩短测量时间；同时采用本方法，可根据待测控制棒的价值大小调节测量步长，即仅调节对应测点所对应的棒高即可；同时，由于采用本方法在数据获取过程中，由于仅需操作待测控制棒即可，故采用本方法还可减少测量过程中的不利影响因素，提高测量精度。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为一种可提高堆芯泄漏中子测量精度的具体方案，设置为：所述中子探测器为BF3探测器。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为一种标定测点位置的具体方案，任意测点在待测控制棒上的位置均对应采用理论计算法获得的预示计算值。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为一种标定测点位置的具体方案，任意相邻两测点之间的棒高差数值范围为：10mm-100mm。作为本领域技术人员，以上棒高差数值即为每一次待测控制棒下插的步长。

实施例5：

本实施例公开了一种反应堆控制棒微分价值获取方法，包括原始数据获得步骤及计算步骤，

所述原始数据获得步骤为：采用如上任意一个实施例所提供的测量数据获得方法，获得所述的泄漏中子衰减曲线；

所述计算步骤为：对所述泄漏中子衰减曲线进行拟合，得到各棒位棒态的瞬发中子衰减参数α_i；

由ρ_i＝(α_i-α₀)/α₀计算得到i棒位棒态的次临界度反应性值ρ_i,其中，α₀为缓发临界状态下的瞬发中子衰减参数；

由：Δρ＝(ρ_i-ρ_i-1)/(h_i-h_i-1)计算待测控制棒从h_i-1到h_i高度对应的微分价值，当i＝1时，ρ₀＝0，h₀为待测控制棒提升至顶时的棒高。

由于以上反应堆控制棒微分价值获取方法基于以上反应堆控制棒测量数据获得方法，故采用以上反应堆控制棒微分价值获取方法所获得的微分价值具有精度高的特点；同时完成整个反应堆控制棒微分价值获取过程程序简单、时间短、安全可靠性高。

实施例6：

本实施例在实施例5的基础上作进一步限定：作为所述的反应堆控制棒微分价值获取方法进一步的技术方案，所述计算步骤中，拟合为：采用最小二乘法进行拟合。

实施例7：

本实施例在实施例5的基础上提供了一种具体的实现方式：

本实施例中，使用中国核动力研究设计院18-5临界装置，具体步骤如下：

步骤一、将待测控制棒提升至顶，记棒位为h₀＝1000，单位：mm，反应性ρ₀＝0，单位：pcm，利用其他控制棒调临界；

步骤二、将待测控制棒按相邻两测点之间棒高差为100mm的步长下插到棒高为h_i的i棒位，调节脉冲中子发生器的输入频率，向堆芯注入脉冲中子，用BF3探测器测量堆芯泄漏中子；

步骤三、对所述泄漏中子衰减曲线进行拟合，得到各棒位棒态的瞬发中子衰减参数α_i，由ρ_i＝(α_i-α₀)/α₀计算得到h_i棒态的次临界度反应性值ρ_i；

步骤四、重复步骤二、步骤三：将待测控制棒反插到下一个棒位，直至待测控制棒反插至底，每完成一次待测控制棒棒位调整，利用步骤三提供的次临界度反应性值计算方法，计算得到所在棒态所对应的次临界度反应性值，直至获得所有棒位的对应的次临界度反应性值，此过程中其他控制棒棒位保持不变；

步骤五、逐段测量ΔH从h_i-1到h_i高度对应的微分价值Δρ:

Δρ＝(ρ_i-ρ_i-1)/(h_i-h_i-1)，当i＝1时，ρ₀＝0，h₀为待测控制棒提升至顶时的棒高。

获得微分价值Δρ随棒高的关系如图1所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.反应堆控制棒测量数据获得方法，该测量数据获得方法用于获得用于反应堆控制棒微分价值获取的原始数据，所述测量数据获得方法包括控制棒微分价值刻度步骤及数据获得步骤：

所述控制棒微分价值刻度步骤为：在待测控制棒上确定N个测点，沿着待测控制棒的高度方向，N个测点依次为1、2...N，N个测点对应N个棒位：依次为1棒位、2棒位...N棒位，各测点依次所对应的棒位棒高为：h₁、h₂...h_N；其特征在于，所述数据获得步骤为：

将待测控制棒提升至顶，其他控制棒调临界，所述其他控制棒调临界为：利用其它控制棒，调节反应堆为临界状态；

利用对称布置在堆芯的脉冲中子发生器和中子探测器，将脉冲中子发生器的输入频率调节至全部瞬发中子衰减完毕，缓发中子进入本底水平，所述对称布置为脉冲中子发生器和中子探测器两者相对于反应堆的轴线轴对称；

下插待测控制棒至i棒位，调节脉冲中子发生器的靶压向堆芯注入脉冲中子，在堆芯的另一侧用中子探测器测量堆芯泄漏中子，所述1≤i≤N,所述i、N均为大于0的整数；

根据中子探测器在待测控制棒下插至各棒位时所获得的测量值，得到泄漏中子衰减曲线。

2.根据权利要求1所述的反应堆控制棒测量数据获得方法，其特征在于，所述中子探测器为BF3探测器。

3.根据权利要求1所述的反应堆控制棒测量数据获得方法，其特征在于，任意测点在待测控制棒上的位置均对应采用理论计算法获得的预示计算值。

4.根据权利要求1所述的反应堆控制棒测量数据获得方法，其特征在于，任意相邻两测点之间的棒高差数值范围为：10mm-100mm。

5.反应堆控制棒微分价值获取方法，包括原始数据获得步骤及计算步骤，其特征在于：

所述原始数据获得步骤为：采用权利要求1至4中任意一项所提供的测量数据获得方法，获得所述的泄漏中子衰减曲线；

所述计算步骤为：对所述泄漏中子衰减曲线进行拟合，得到各棒位棒态的瞬发中子衰减参数α_i；

由ρ_i＝(α_i-α₀)/α₀计算得到i棒位棒态的次临界度反应性值ρ_i,其中，α₀为缓发临界状态下的瞬发中子衰减参数；

由：Δρ＝(ρ_i-ρ_i-1)/(h_i-h_i-1)计算待测控制棒从h_i-1到h_i高度对应的微分价值，当i＝1时，ρ₀＝0，h₀为待测控制棒提升至顶时的棒高。

6.根据权利要求5所述的反应堆控制棒微分价值获取方法，其特征在于，所述计算步骤中，拟合为：采用最小二乘法进行拟合。