CN109409022A - 一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法 - Google Patents

一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电站反应堆数值计算应用领域，具体涉及一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，目的是解决现有反应堆堆芯物理仿真整个过程较容易出现人因失误、没有可追溯性的问题，发展一套适用于堆芯物理仿真程序的可视化建模测试方法。本发明将输入卡进行分块分区域显示，减少出错概率；测试内容可以根据需求进行灵活配置，使用更加方便；可以自动生成测试报告，更加便捷。

Description

一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法
技术领域
本发明属于核电站反应堆数值计算应用领域，具体涉及一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法。
背景技术
仿真是利用计算机科学和技术成果建立被仿真对象的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验与试验的一门综合性技术。它具有高效、安全、经济、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训(尤其是复杂系统)的重要工具。
通常对反应堆活性区中子及裂变产物行为的仿真称为反应堆堆芯物理仿真。在进行堆芯物理实时仿真时候，建模调试通常有以下几个步骤：准备输入卡，运行程序，查看结果与设计值/测量值的差异，修改可调参数、再继续查看计算值与参考值的差异，直到满足要求为止。在进行测试的时候，需基于调试过程中形成的状态，根据测试步骤，手动改变相关参数，收集计算结果，编制测试报告。在这一系列的环节中，都是靠相关人员手动输入/修改相关数据的值，作为输入；计算结果的提取和与参考数据的对比，也是依靠相关人员肉眼/手动进行，整个过程较容易出现人因失误，由于整个过程都是靠肉眼和手动完成没有可追溯性。
依据本方法可以形成一种科学高效的堆芯物理可视化建模调试测试方法，。设计人员可以直接在该工具上进行堆芯物理可视化的建模、调试和测试工作，大大提高设计验证的效率，缩短堆芯物理仿真的工作周期。
发明内容
本发明的目的是解决现有反应堆堆芯物理仿真整个过程较容易出现人因失误、没有可追溯性的问题，发展一套适用于堆芯物理仿真程序的可视化建模测试方法。
本发明是这样实现的：
一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，具体包括如下步骤：
步骤一：设置堆芯物理可视化建模调试工具数据交互方式；
堆芯物理可视化数据交互方式包括堆芯物理仿真程序与可视化软件的集成、可视化建模调试工具与平台的集成；
步骤二：输入卡分析及可视化；
输入卡分析及可视化是对堆芯物理仿真程序的输入卡进行分析和梳理后，形成各个数据块，每个数据块以独立的页面进行显示；
步骤三：调试参数分析及调试可视化；
调试功能是为了方便用户对利用堆芯物理仿真程序形成的堆芯物理仿真模型的调试，并验证仿真模型与仿真参考对象间差异是否满足要求，如满足要求，则参数分析及调试流程结束；如不满足要求，则对堆芯物理仿真模型进行参数调整，再次进行验证仿真模型与仿真参考对象间差异是否满足要求，如此循环；
步骤四：测试项设置和自动测试；
用户通过鼠标带点击测试子项前方的方框，将该测试子项添加到测试项中，同时为选择该测试内容确定运行的工况；
通过执行按钮启动后，软件将会依据选择的先后顺序自动依次执行各个测试项；测试完成后，根据本次测试的测试内容和测试情况，按照规定好的测试报告模板自动生成测试报告。
如上所述的步骤一，堆芯物理仿真软件与可视化工具的集成通过将堆芯物理仿真软件作为一个库文件与可视化工具链接在一起；
可视化工具支持通过网络或本地利用RINSIM仿真平台提供的接口函数直接访问RINSIM仿真平台开放的共享内存，通过这样的方法来获取堆芯物理计算的实时数据。
如上所述的步骤二，堆芯物理仿真程序通过共享内存读取到可视化界面传递过来的输入数据后，将会形成基于该输入数据的堆芯物理仿真模型；
对各种数据块根据其数据特点，选择合适的交互方式：比如：文本框输入、文件读取、鼠标拖动等方式。
如上所述的堆芯物理仿真输入数据可以分为：
堆芯结构参数、几何参数、控制棒参数、缓发中子参数、热工参数、衰变热参数、燃耗数据、动力学数据、截面数据、堆芯布置图和参考数据。
如上所述的截面数据为各种材料的截面数据，包括：扩散截面、吸收截面、裂变截面，散射截面，核素碘、钐、钷、氙的微观截面数据；所述的堆芯布置图包括燃料组件布置图、控制棒布置图和中子源布置图；所述的参考数据指示仿真对象的设计数据或仿真对象运行时获取到的测量数据。
如上所述的步骤三，包含测试内容设置、工况建立、参数调整、调试计算控制功能；具体步骤如下：
步骤3.1：设置相应的调试页，该页面上显示修正因子和该因子影响的参数量；用户通过修改修正因子旁边的文本框来实现对模型的调整；
步骤3.2：调试项设置通过鼠标带点击测试子项前方的方框进行添加
步骤3.3：通过鼠标选择所需的工况IC文件，完成调试项工况的选择；
步骤3.4：每个测试项都具有默认的误差范围，也允许用户修改误差接受范围，修改后仅适用于本项目；
步骤3.5：加载初始文件后，文件中所有全局变量的初始值将传递到共享内容中，当点击运行按钮后，仿真模型将读取共享内存中数据的值进行计算，每隔一定的周期将计算结果反馈到仿真建模调试工具进行显示；
步骤3.6：将仿真模型各种参数的计算值与参考对象数据进行对比。
如上所述的步骤3.6，仿真模型各种参数的计算值包括临界硼浓度、堆芯功率分布、控制棒微积分价值、慢化剂温度系数、氙钐毒物、衰变热。
上述计算值中界硼浓度、堆芯功率分布、氙钐毒物、衰变热参数可以直接与参考值进行对比；其余的模型计算值不能直接与参考值进行对比，需要根据仿真模型计算出有效增值系数进行运算得到。
如上所述的步骤四，用户可以定义多个测试项，根据测试内容和运行工况为每个测试项确定测试名。
如上所述的步骤四，本次测试的测试内容和测试情况是指测试结果与参考的偏差情况。
本发明的有益效果是：
本发明将输入卡进行分块分区域显示，减少出错概率；测试内容可以根据需求进行灵活配置，使用更加方便；可以自动生成测试报告，更加便捷。
附图说明
图1是的计算流程图；
图2是调试参数分析及调试可视化的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，具体包括如下步骤：
步骤一：设置堆芯物理可视化建模调试工具数据交互方式；
堆芯物理可视化数据交互方式包括堆芯物理仿真程序与可视化软件的集成、可视化建模调试工具与平台的集成。
堆芯物理仿真软件与可视化工具的集成通过将堆芯物理仿真软件作为一个库文件与可视化工具链接在一起。
可视化工具支持通过网络或本地利用RINSIM仿真平台提供的接口函数直接访问RINSIM仿真平台开放的共享内存，通过这样的方法来获取堆芯物理计算的实时数据。
步骤二：输入卡分析及可视化；
输入卡分析及可视化是对堆芯物理仿真程序的输入卡进行分析和梳理后，形成各个数据块，每个数据块以独立的页面进行显示。的计算流程如图1所示。
堆芯物理仿真程序通过共享内存读取到可视化界面传递过来的输入数据后，将会形成基于该输入数据的堆芯物理仿真模型。
堆芯物理仿真输入数据可以分为：
堆芯结构参数
几何参数
控制棒参数
缓发中子参数
热工参数
衰变热参数
燃耗数据
动力学数据
截面数据(各种材料的截面数据，包括：扩散截面、吸收截面、裂变截面，散射截面，核素碘、钐、钷、氙的微观截面数据)
堆芯布置图(包括燃料组件布置图、控制棒布置图和中子源布置图)
参考数据输入(参考数据指示仿真对象的设计数据或仿真对象运行时获取到的测量数据)
对各种数据块根据其数据特点，选择合适的交互方式：比如：文本框输入、文件读取、鼠标拖动等方式。
比如：参考值输入通过读取用户指定路径下的execl文件，其中execl中sheet名和数据放置的单元格位置都有默认要求。(比如：第1个sheet名为：临界硼浓度；第2个sheet名为：功率分布；第3个sheet名为：温度系数，第4个sheet名为：控制棒微积分价值，第5个sheet名为：氙钐毒物价值及变化等)
步骤三：调试参数分析及调试可视化；
调试功能是为了方便用户对利用堆芯物理仿真程序形成的堆芯物理仿真模型的调试，并验证仿真模型与仿真参考对象间差异是否满足要求，如满足要求，则参数分析及调试流程结束；如不满足要求，则对堆芯物理仿真模型进行参数调整，再次进行验证仿真模型与仿真参考对象间差异是否满足要求，如此循环。软件使用流程如图2所示。
只有当在各个工况下(通常是：HZP热态零功率、50％功率、75％功率、HFP热态满功率等)仿真模型的各种计算结果(如硼微积分价值、控制棒微积价值、功率分布等)都与仿真对象的表现符合较好，堆芯物理仿真模型才是合格的模型。
根据以往堆芯物理仿真模型调试经验，在调试过程中，可能会涉及到的修正参数包括：反照率修正因子、控制棒价值修正因子等。只有进行控制棒价值、温度系数、硼价值、氙钐毒物、衰变热及功率分布等测试时，发现仿真计算值与参考值间差异不满足要求的时候，才需要调整相应修正因子。
主要包含测试内容设置、工况建立、参数调整、调试计算控制功能；
设置相应的调试页，该页面上显示修正因子和该因子影响的参数量。用户通过修改修正因子旁边的文本框来实现对模型的调整；
调试项设置可通过鼠标带点击测试子项(控制棒价值、温度系数、硼价值、氙钐毒物、衰变热及功率分布等)前方的方框进行添加
通过鼠标选择所需的工况IC文件(仿真模型运行所需的初始文件)，完成调试项工况(HZP热态零功率、50％功率、75％功率、HFP热态满功率等)的选择；
每个测试项都具有默认的误差范围，也允许用户修改误差接受范围，修改后仅适用于本项目；
为了配合开展调试工况，须具有调试控制功能如加载初始文件(读取之前存储的仿真模型的状态)、保存初始条件(软件会把堆芯物理仿真模型当前时刻的状态保存下来，形成IC文件)，暂停(堆芯物理仿真模型停止运行)、运行(堆芯物理仿真模型开始运行)。
加载初始文件后，文件中所有全局变量的初始值将传递到共享内容中，当点击运行按钮后，仿真模型将读取共享内存中数据的值进行计算，每隔一定的周期将计算结果反馈到仿真建模调试工具进行显示。
为了确保仿真模型与仿真对象高度一致，需要将仿真模型各种参数的计算值(临界硼浓度、堆芯功率分布、控制棒微积分价值、慢化剂温度系数、氙钐毒物、衰变热)与参考对象数据进行对比。
上述计算值中部分参数可以直接与参考值进行对比，如临界硼浓度、堆芯功率分布、氙钐毒物、衰变热；但其余的模型计算值不能直接与参考值进行对比，需要根据仿真模型计算出有效增值系数(有效增值系统是指一个系统内新生一代的中子数与产生它们的直属上一代中子数的比值，一般用K或Keff表示)进行一定运算，上述运算方式属于现有技术。
如：为了得到硼微分价值，需要记录出各种硼浓度(0，50，200等)下，堆芯物理模型计算出的有效增值系数(k0,k50,k200等)，利用公式：＝(ln(k50-k0)*1.0E+5)/(50-0)计算出硼浓度在0PPM～50PPM之间微分价值然后与参考对象的微分硼浓度进行对比。
步骤四：测试项设置和自动测试；
用户通过鼠标带点击测试子项(控制棒价值、温度系数、硼价值、氙钐毒物、衰变热及功率分布等)前方的方框，将该测试子项添加到测试项中，同时为选择该测试内容确定运行的工况(HZP热态零功率、50％功率、75％功率、HFP热态满功率等)。
用户可以定义多个测试项，根据测试内容和运行工况为每个测试项确定测试名。
通过执行按钮启动后，软件将会依据选择的先后顺序自动依次执行各个测试项。测试完成后，根据本次测试的测试内容和测试情况(测试结果与参考的偏差)，按照规定好的测试报告模板自动生成测试报告。
上面结合实施例对发明的实施方法作了详细说明，但是发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (10)

1.一种用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，具体包括如下步骤：
步骤一：设置堆芯物理可视化建模调试工具数据交互方式；
堆芯物理可视化数据交互方式包括堆芯物理仿真程序与可视化软件的集成、可视化建模调试工具与平台的集成；
步骤二：输入卡分析及可视化；
输入卡分析及可视化是对堆芯物理仿真程序的输入卡进行分析和梳理后，形成各个数据块，每个数据块以独立的页面进行显示；
步骤三：调试参数分析及调试可视化；
调试功能是为了方便用户对利用堆芯物理仿真程序形成的堆芯物理仿真模型的调试，并验证仿真模型与仿真参考对象间差异是否满足要求，如满足要求，则参数分析及调试流程结束；如不满足要求，则对堆芯物理仿真模型进行参数调整，再次进行验证仿真模型与仿真参考对象间差异是否满足要求，如此循环；
步骤四：测试项设置和自动测试；
用户通过鼠标带点击测试子项前方的方框，将该测试子项添加到测试项中，同时为选择该测试内容确定运行的工况；
通过执行按钮启动后，软件将会依据选择的先后顺序自动依次执行各个测试项；测试完成后，根据本次测试的测试内容和测试情况，按照规定好的测试报告模板自动生成测试报告。
2.根据权利要求1所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的步骤一，堆芯物理仿真软件与可视化工具的集成通过将堆芯物理仿真软件作为一个库文件与可视化工具链接在一起；
可视化工具支持通过网络或本地利用RINSIM仿真平台提供的接口函数直接访问RINSIM仿真平台开放的共享内存，通过这样的方法来获取堆芯物理计算的实时数据。
3.根据权利要求1所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的步骤二，堆芯物理仿真程序通过共享内存读取到可视化界面传递过来的输入数据后，将会形成基于该输入数据的堆芯物理仿真模型；
对各种数据块根据其数据特点，选择合适的交互方式：比如：文本框输入、文件读取、鼠标拖动等方式。
4.根据权利要求3所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的堆芯物理仿真输入数据可以分为：
堆芯结构参数、几何参数、控制棒参数、缓发中子参数、热工参数、衰变热参数、燃耗数据、动力学数据、截面数据、堆芯布置图和参考数据。
5.根据权利要求4所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的截面数据为各种材料的截面数据，包括：扩散截面、吸收截面、裂变截面，散射截面，核素碘、钐、钷、氙的微观截面数据；所述的堆芯布置图包括燃料组件布置图、控制棒布置图和中子源布置图；所述的参考数据指示仿真对象的设计数据或仿真对象运行时获取到的测量数据。
6.根据权利要求1所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的步骤三，包含测试内容设置、工况建立、参数调整、调试计算控制功能；具体步骤如下：
步骤3.1：设置相应的调试页，该页面上显示修正因子和该因子影响的参数量；用户通过修改修正因子旁边的文本框来实现对模型的调整；
步骤3.2：调试项设置通过鼠标带点击测试子项前方的方框进行添加
步骤3.3：通过鼠标选择所需的工况IC文件，完成调试项工况的选择；
步骤3.4：每个测试项都具有默认的误差范围，也允许用户修改误差接受范围，修改后仅适用于本项目；
步骤3.5：加载初始文件后，文件中所有全局变量的初始值将传递到共享内容中，当点击运行按钮后，仿真模型将读取共享内存中数据的值进行计算，每隔一定的周期将计算结果反馈到仿真建模调试工具进行显示；
步骤3.6：将仿真模型各种参数的计算值与参考对象数据进行对比。
7.根据权利要求6所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的步骤3.6，仿真模型各种参数的计算值包括临界硼浓度、堆芯功率分布、控制棒微积分价值、慢化剂温度系数、氙钐毒物、衰变热。
8.根据权利要求7所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：上述计算值中界硼浓度、堆芯功率分布、氙钐毒物、衰变热参数可以直接与参考值进行对比；其余的模型计算值不能直接与参考值进行对比，需要根据仿真模型计算出有效增值系数进行运算得到。
9.根据权利要求1所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的步骤四，用户可以定义多个测试项，根据测试内容和运行工况为每个测试项确定测试名。
10.根据权利要求1所述的用于核电堆芯物理仿真可视化建模调试测试方法，其特征在于：所述的步骤四，本次测试的测试内容和测试情况是指测试结果与参考的偏差情况。
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