CN109215822B - 一种落棒反应性测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落棒反应性测量方法，本方法采用基于三维时空动力学分析结合三维物理模型计算物理参数，获得修正因子，改进了原有测量方法的不足，提高了落棒反应性测量结果的准确性。本发明针对现有反应堆落棒反应性测量方法基于点堆模型的不足，通过三维时空动力学分析，对测量过程进行修正，建立了一种能够消除点堆模型测量落棒反应性空间效应误差的反应堆落棒反应性测量方法。

Description

一种落棒反应性测量方法

技术领域

本发明涉及反应堆反应性测量领域，具体涉及一种基于三维时空动力学结合三维物理计算的落棒反应性测量方法。

背景技术

核反应堆堆芯的大反应性测量主要针对物理试验过程中的控制棒积分价值、卡棒次临界度、停堆深度等测量过程。

核电站常用的反应性测量方法有：调硼法、换棒法以及动态刻棒法。其中，调硼法通过调硼浓度测量控制棒微、积分价值，但测量时间长且成本高；换棒法不需要调硼、耗时稍短，可测控制棒积分价值；动态刻棒法通过下插控制棒，结合计算分析与实测数据，可在较短时间内较精确地测量控制棒积分价值，是现在核电站广泛使用的方法。但上述方法一般用于约2000pcm以内的反应性测量，用于大反应性测量具有局限性。

现常用的大反应性测量方法为落棒法，落棒法的基本原理是：瞬时将控制棒落入处于临界状态的反应堆内，同时测量中子计数率随时间的变化，结合落棒前后的中子计数率计算出待测的反应性。该方法通过落棒，可实现控制棒积分价值、卡棒次临界度、停堆深度等大反应性的快速测量，但该方法基于点堆模型，测量结果易受中子通量空间效应的影响，在大反应性测量过程中存在误差。为获得更加准确的大反应性测量结果，需基于三维时空动力学分析，对落棒法测量过程进行修正。

国际上针对反应性动态测量修正开展过一些研究。1989年，Glumac等提出了一种快速插棒的控制棒价值测量方法，以满足核电站快速测量控制棒价值的需求，该方法利用静态计算数据修正测量过程的中子通量空间效应。1992年，西屋公司的赵荣安等人提出了动态刻棒方法(DRWM)，该方法以最大速度下插控制棒组棒，结合三维时空动力学分析进行物理计算修正，测量商用反应堆的控制棒微、积分价值，现已广泛应用于各个核电站。在此基础上，韩国的E.K.Lee等人基于CE System80堆型开展了类似研究。但目前国外少有基于三维时空动力学计算分析，针对落棒法大反应性测量过程的空间效应修正研究。而国内有研究机构针对动态刻棒技术开展了基于三维物理分析的修正计算研究，但尚无单位基于三维时空动力学分析，对落棒法大反应性测量的修正技术进行研究或申请相关专利技术的报道。因此，需要针对现有落棒反应性测量方法的不足，掌握基于三维时空动力学计算分析的落棒反应性测量方法，为落棒反应性的精确测量提供能力。

发明内容

本发明提供了一种落棒反应性测量方法，该方法能够对原有点堆模型的不足进行修正，获得更加准确的落棒反应性测量结果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种落棒反应性测量方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、在待测控制棒落棒过程中，动态采集中子信号以及下落控制棒的棒位信号；

步骤二、基于三维时空动力学分析，通过计算获得落棒动态测量过程中各时刻的探测器处中子通量绝对值φ_c(t)，并得出落棒借宿状态稳态下的中子有效增值系数k_c；通过中子通量绝对值φ_c(t)和中子有效增值系数k_c计算得到稳态反应性修正因子M；

步骤三、基于步骤二得到的稳态反应性修正因子M，通过下式得到修正后的落棒反应性ρ_c：

式中，β_i为第i群缓发中子份额，β为缓发中子有效份额，λ_i为第i群缓发中子衰减常数，N(t)为t时刻探测器信号测量值，N(0)为初始临界状态的探测器信号测量值。

优选的，所述步骤一具体过程如下：依照提棒程序提升控制棒，使反应堆达到临界，调整反应堆功率，将其稳定在某一水平，使得堆外中子探测器的电流水平满足测量要求，稳定3min，将待测控制棒落入堆芯，同时采集中子信号以及下落控制棒的棒位信号，在测量仪器信号采集范围内采集测量信号N(t)。

优选的，所述步骤二具体为：采用高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件进行三维时空动力学计算分析，直接得出探测器处的中子通量绝对值φ_c(t)。

优选的，所述步骤二具体为：采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件计算堆芯各个位置对堆外探测器处中子通量贡献的响应函数，结合三维时空动力学分析程序得出的堆内绝对中子通量分布，算出探测器处的中子通量绝对值φ_c(t)。

优选的，所述步骤二中通过下式计算得到稳态反应性修正因子M：

式中，β_i为第i群缓发中子份额，β为缓发中子有效份额，λ_i为第i群缓发中子衰减常数，φ_c(t)为t时刻探测器处中子通量绝对值，φ_c(0)为初始临界状态的探测器处中子通量绝对值。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明针对现有反应堆落棒反应性测量方法基于点堆模型的不足，通过三维时空动力学分析，对测量过程进行修正，建立了一种能够消除点堆模型测量落棒反应性空间效应误差的反应堆落棒反应性测量方法。本方法采用基于三维物理模型计算的物理参数，获得修正因子，改进了原有测量方法的不足，提高了落棒反应性测量结果的准确性和可靠性。

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，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

本实施例的一种落棒反应性测量方法具体实施过程包括以下步骤：

1、落棒反应性测量信号采集与处理

依照提棒程序提升控制棒，使反应堆达到临界，调整反应堆功率，将其稳定在某一水平，使得堆外中子探测器的电流水平满足测量要求，稳定3min，将待测控制棒(一束或多束)落入堆芯，同时采集中子信号以及下落控制棒的棒位信号，在测量仪器信号采集范围内尽可能多地采集测量信号N(t)。

2、测量过程三维时空动力学分析及修正因子计算

基于三维时空动力学分析，通过计算获得落棒动态测量过程中各时刻的探测器处中子通量绝对值φ_c(t)，并得出落棒结束状态稳态下的中子有效增值系数k_c。

可采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件进行三维时空动力学计算分析，直接得出探测器处的中子通量绝对值φ_c(t)；或者采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件计算堆芯各个位置对堆外探测器处中子通量贡献的响应函数，结合三维时空动力学分析程序得出的堆内绝对中子通量分布，算出探测器处的中子通量绝对值φ_c(t)。

将探测器处中子通量绝对值φ_c(t)和k_c代入下式，得出稳态反应性修正因子M：

式中，β_i为六群缓发中子份额，β为缓发中子有效份额，λ_i为六群缓发中子衰减常数，φ_c(t)为t时刻探测器处中子通量绝对值，φ_c(0)为初始临界状态的探测器处中子通量绝对值，上述参数由物理计算软件或其他计算方法计算得出。

3、落棒反应性修正

基于上述第2条三维时空动力学分析获得的修正因子，以及第1条获得的测量信号，通过下式获得反应性：

式中，β_i为六群缓发中子份额，β为缓发中子有效份额，λ_i为六群缓发中子衰减常数，上述参数由物理计算软件或其他计算方法计算得出；N(t)为t时刻探测器信号测量值，N(0)为初始临界状态的探测器信号测量值，M为稳态反应性修正因子。

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 (5)

1.一种落棒反应性测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在待测控制棒落棒过程中，动态采集中子信号以及下落控制棒的棒位信号；

步骤二、基于三维时空动力学分析，通过计算获得落棒动态测量过程中各时刻的探测器处中子通量绝对值φ_c(t)，并得出落棒结束状态稳态下的中子有效增值系数k_c；通过中子通量绝对值φ_c(t)和中子有效增值系数k_c计算得到稳态反应性修正因子M；

步骤三、基于步骤二得到的稳态反应性修正因子M，通过下式得到修正后的落棒反应性ρ_c：

式中，β_i为第i群缓发中子份额，λ_i为第i群缓发中子衰减常数，N(t)为t时刻探测器信号测量值，N(0)为初始临界状态的探测器信号测量值。

2.根据权利要求1所述的一种落棒反应性测量方法，其特征在于，所述步骤一具体过程如下：依照提棒程序提升控制棒，使反应堆达到临界，调整反应堆功率，将其稳定在某一水平，使得堆外中子探测器的电流水平满足测量要求，稳定3min，将待测控制棒落入堆芯，同时采集中子信号以及下落控制棒的棒位信号，在测量仪器信号采集范围内采集测量信号N(t)。

3.根据权利要求1所述的一种落棒反应性测量方法，其特征在于，所述步骤二具体为：采用高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件进行三维时空动力学计算分析，直接得出探测器处的中子通量绝对值φ_c(t)。

4.根据权利要求1所述的一种落棒反应性测量方法，其特征在于，所述步骤二具体为：采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件计算堆芯各个位置对堆外探测器处中子通量贡献的响应函数，结合三维时空动力学分析程序得出的堆内绝对中子通量分布，算出探测器处的中子通量绝对值φ_c(t)。

5.根据权利要求1所述的一种落棒反应性测量方法，其特征在于，所述步骤二中通过下式计算得到稳态反应性修正因子M：

式中，β_i为第i群缓发中子份额，β为缓发中子有效份额，λ_i为第i群缓发中子衰减常数，φ_c(t)为t时刻探测器处中子通量绝对值，φ_c(0)为初始临界状态的探测器处中子通量绝对值。