CN110276219B - 核反应堆的输出功率的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核反应堆的输出功率的校准方法，其包括以下步骤：确定核反应堆的输出功率的功率粗调系数；将功率粗调系数输入核反应堆的核功率校准系统，由此获得粗调功率值；确定核反应堆的输出功率的功率细调系数；将功率细调系数输入核反应堆的核功率校准系统；以及输出修正后的输出功率值。根据本发明的校准方法通过两级调节实现了核反应堆输出功率的更加准确的测量和显示，通过第一次的粗调能够实现反应堆的输出功率的较为粗略的调节和校准，根据反应堆的实际应用及各种影响因素，确定反应堆的输出功率的功率细调系数，对输出功率值进行更加精确的调节和校准，为反应堆的各种应用和实验提供了基础数据保证。

Description

核反应堆的输出功率的校准方法

技术领域

本发明涉及反应堆领域，更具体地，涉及一种用于对核反应堆的输出功率进行校核的方法。

背景技术

目前，在对核反应堆的研究堆中，用于保护系统和功率调节系统的核功率值是利用核测量仪表来测量中子通量密度得到的，这种测量核功率的特点是反应速度快，但是其与真实核功率偏差较大，需要按照核反应堆稳定的热功率进行标定，即校准后的核功率值和热功率值相等，根据公式：校准后的核功率值＝K*核功率测量值，确定系数K的值，这个过程叫核反应堆的功率刻度，目的是通过合理可行的方法使反应堆核功率的指示值与反应堆的热功率值一致。

用热工法进行功率刻度是通用的方法，目前在核测量系统和保护系统设计时，一般保留有一个功率系数接口。根据实际运行经验，反应堆核功率受温度、棒栅、堆芯装载情况等各种复杂因素的影响，研究堆(如CARR)采用一个功率修正系数进行修正，无法满足运行要求，每次开堆运行时，修正后的核功率值一般会有一定程度的偏差，给核反应堆的运行带来安全隐患。

传统的采用一个功率修正系数对核功率进行修正，无法满足研究堆科研、实验和运行的要求，核测量系统和保护系统属于安全级设备，功率修正系数设置不完善，后期改造成本很高。因此，现有技术中需要一种能够对研究型反应堆的输出功率进行准确测量的核功率测量方法。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种核反应堆的输出功率的校准方法，该校准方法包括以下步骤：

确定核反应堆的输出功率的功率粗调系数；

将功率粗调系数输入核反应堆的核功率校准系统，由此获得粗调功率值；

确定核反应堆的输出功率的功率细调系数；

将功率细调系数输入核反应堆的核功率校准系统；以及

输出修正后的输出功率值。

根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法通过两级调节实现了核反应堆输出功率的更加准确的测量，其通过第一次的粗调能够实现反应堆的输出功率的较为粗略的调节和校准，接着，根据反应堆的实际应用及各种影响因素，确定反应堆的输出功率的功率细调系数，由此对输出功率值进行更加精确的调节和校准，由此能够对核反应堆的输出功率进行比较准确的测量和显示，为反应堆的各种应用和实验提供基础数据保证。

根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法的一个优选的实施例，确定核反应堆的输出功率的功率粗调系数的步骤通过刻度试验进行。

在根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法的另一个优选的实施例中，确定核反应堆的输出功率的功率粗调系数的步骤包括：将核反应堆的输出功率值分成多个功率台阶；以及，利用刻度试验确定每一个功率台阶的功率粗调系数。

根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法的再一个优选的实施例，所述确定每一个功率台阶的功率粗调系数的步骤包括利用核反应堆的核功率值与测量的热功率值之间的对应关系来确定功率粗调系数。

在根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法的还一个优选的实施例中，确定所述核反应堆的输出功率的功率细调系数的步骤包括：对于多个功率台阶中的每一个功率台阶确定核反应堆的自动调节棒的投入功率值；以及根据自动调节棒的投入功率值与粗调功率值的关系确定所述多个功率台阶中的每一个功率台阶的功率细调系数。

在根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法的另一个优选的实施例中，将功率粗调系数输入核反应堆的核功率校准系统的步骤包括：在核功率校准系统中设置功率粗调系数设定接口，通过功率粗调系数设定接口将功率粗调系数输入核功率校准系统。

根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法的再一个优选的实施例，将功率细调系数输入核反应堆的核功率校准系统的步骤包括：在核功率校准系统中设置功率细调系数设定接口，通过功率细调系数设定接口将功率细调系数输入核功率校准系统。

本发明的核反应堆的输出功率的校准方法根据实际运行经验总结而来，核功率校准系数采用功率粗调系数数组和功率细调系数数组两级系数数组进行修正，可以保证每次开堆时反应堆的各个功率台阶的核功率值得到较好的修正，做到各个通道的反应堆核功率值保持一致，为保护系统的各通道提供了一致的核功率信号。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1为根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法的示例性实施例的流程图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在核电厂以及其他实际应用中，由于反应堆一般以一定输出功率(比如满功率)运转，或者在调试和换料启动的升功率阶段需要以不同的功率台阶运行，这种反应堆的每个功率台阶的核功率刻度需要一个刻度系数，也就是说，一般每个功率台阶通过一个校准系数或一次校准即可实现核功率的校准工作。但是在具有多个功率台阶输出值的研究堆中，仅通过一个刻度系数或一次校准难以反映反应堆的某个功率台阶的真实功率值，因此需要对利用一个刻度系数或一次校准对反应堆的某个功率台阶进行刻度的方法进行改进。本发明提出的核反应堆的输出功率的校准方法通过对反应堆进行两次刻度系数设置来实现核功率的更加精确的刻度和功率测量，可以分别将其称为功率粗调系数设定和功率细调系数设定。

首先对功率刻度过程中的功率粗调系数的设置过程进行说明。在反应堆准备工作完成后，比如在棒栅、堆芯装载情况等条件确定的情况下，首次开堆时需要进行功率刻度试验，以使反应堆的核功率值与相应的热功率值进行对应。在功率刻度试验过程中，可以对反应堆的各个功率台阶进行刻度，以确定各个功率台阶的功率粗调系数M，此时可以将各个功率台阶的功率细调系数的值视为1，也就是说，将粗调之后的功率值视为反应堆的最终热功率值。比如在满功率为60兆瓦的反应堆的功率刻度试验过程中，可以每间隔10兆瓦确定一个功率粗调系数，也就是以10兆瓦为一个功率台阶，则功率台阶有10兆瓦、20兆瓦、30兆瓦、40兆瓦、50兆瓦和60兆瓦。比如反应堆在进行第一个10兆瓦功率台阶刻度时，开堆时使反应堆热功率为10兆瓦，假设此时电离室测得的核功率是20兆瓦，则对应于0兆瓦-10兆瓦第一功率台阶的功率粗调系数M₁可以设置为10/20，即M₁＝0.500，此时细调系数值是1。进一步地，可以在对应于10兆瓦-20兆瓦(不含10兆瓦)的第二功率台阶进行刻度试验，比如热功率为20兆瓦，电离室测得的核功率是25兆瓦，则可以将功率粗调系数M₂设置为20/25，即M₂＝0.800。以此类推，可以对反应堆的各个功率台阶范围进行刻度试验，以获得各个功率台阶范围内的功率粗调系数。

以下对功率细调系数N的设置过程进行说明。反应堆的核功率不仅受到棒栅以及堆芯装载情况的影响，而且受到环境温度以及其他因素的影响，功率刻度后再开堆，同一个功率台阶使用相应的粗调系数修正后，核反应堆的核功率和热功率还会产生一定偏差，因此需要对核功率进行进一步校准。在此，可以按照功率粗调系数设置过程中的功率台阶范围设置相应的功率台阶内的功率细调系数，可以以每个功率台阶范围的自动调节棒的投入功率值为基准进行功率细调系数的确定。比如，在第一功率台阶范围内，经过功率粗调系数调节之后的功率值为9.8兆瓦，而自动调节棒的投入热功率为10兆瓦，则可以将第一功率台阶范围内的功率细调系数N₁设置为10/9.8，即为N₁＝1.0204，由此可以通过设置功率细调系数来对反应堆的功率值进行进一步调节，以使其更加接近真实值。在此，可以针对功率粗调系数设置过程中的每一个功率台阶设置至少一个功率细调系数，也就是说，可以在功率粗调系数设置过程中的一个功率台阶中设置一个功率细调系数。

进一步地，功率细调系数可以在反应堆每次开堆并且运行稳定后进行获取，比如反应堆运行稳定后会具有所需的一定的输出功率，根据反应堆的核功率值确定其所属的功率台阶范围，并由此确定核功率值的功率粗调系数，由此计算出粗调后的热功率值，即粗调功率值。此时，再与反应堆热功率值进行对比，以确定核功率值的功率细调系数。

可以在核测量系统中设置功率粗调系数设定接口和功率细调系数设定接口，比如可以通过显示器屏幕输入如上所述所获取的功率粗调系数和功率细调系数，通过从屏幕输入的功率粗调系数和/或功率细调系数或者通过在前输入并保存的功率粗调系数和/或功率细调系数，来显示反应堆的当前功率。也就是说，操作人员在需要对核反应堆的实时功率进行显示时，可以选择重新输入功率粗调系数和/或功率细调系数，也可以选择使用之前输入和保持的功率粗调系数和/或功率细调系数。

利用根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法对反应堆进行刻度系数的设置过程如下。首先将核反应堆的输出功率分成多个功率台阶，在反应堆开堆时，利用功率刻度试验确定反应堆的各个功率台阶的功率粗调系数M。将所确定的功率粗调系数输入到核功率测量系统中的功率粗调系数设定接口中。比如，可以为各个功率台阶输入不同的功率粗调系数，当然，在此也可以采用一个功率粗调系数。待反应堆在某个功率台阶内运行稳定之后，根据当时核功率与热功率偏差值来确定功率细调系数N。然后可以将功率细调系数输入到反应堆的功率细调系数设定接口中。以下为经过两级修正之后的反应堆的输出核功率值：

P_i＝M*N*P_o，

其中：

P_i为反应堆的需要测量的i通道输出的修正后的核功率值；

M为功率粗调系数；

N为功率细调系数；

P_o为反应堆的需要测量的i通道的未经修正的核功率值。

在此，功率粗调系数的作用与传统的刻度系数作用相同，每个功率台阶对应一个功率系数。功率细调系数是根据反应堆的每次开堆的实际状况，对功率偏差进行的修正。根据本发明的方法适用于反应堆功率测量的计算机数字化处理，具有算法简洁高效的特点。

根据本发明的核反应堆的输出功率的校准方法高效实用，适于反应堆功率测量的数字化处理，在核测量系统或保护系统设计阶段植入，不增加硬件成本，对于各种复杂因素影响的反应堆的输出功率，都可以进行准确校准和修正，从而使核测量系统的各个通道输出功率值具有良好的一致性，为保护系统、ATWS缓解系统、棒控系统和功率显示系统提供了可靠的功率值。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种核反应堆的输出功率的校准方法，其特征在于，所述校准方法包括以下步骤：

确定所述核反应堆的输出功率的功率粗调系数；

将所述功率粗调系数输入所述核反应堆的核功率校准系统，由此获得粗调功率值；

确定所述核反应堆的输出功率的功率细调系数；

将所述功率细调系数输入所述核反应堆的核功率校准系统；以及

输出修正后的输出功率值；

其中，确定所述核反应堆的输出功率的功率粗调系数的步骤包括：

将所述核反应堆的输出功率分成多个功率台阶；以及

利用刻度试验确定每一个功率台阶的功率粗调系数；

确定所述核反应堆的输出功率的功率细调系数的步骤包括：

对于所述多个功率台阶中的每一个功率台阶确定所述核反应堆的自动调节棒的投入功率值；以及

根据所述自动调节棒的投入功率值与所述粗调功率值的关系确定所述多个功率台阶中的每一个功率台阶的功率细调系数。

2.根据权利要求1所述的核反应堆的输出功率的校准方法，其特征在于，所述确定每一个功率台阶的功率粗调系数的步骤包括利用所述核反应堆的核功率值与测量的热功率值之间的对应关系来确定所述功率粗调系数。

3.根据权利要求1或2所述的核反应堆的输出功率的校准方法，其特征在于，

将所述功率粗调系数输入所述核反应堆的核功率校准系统的步骤包括：

在所述核功率校准系统中设置功率粗调系数设定接口，通过所述功率粗调系数设定接口将所述功率粗调系数输入所述核功率校准系统。

4.根据权利要求1或2所述的核反应堆的输出功率的校准方法，其特征在于，

将所述功率细调系数输入所述核反应堆的核功率校准系统的步骤包括：

在所述核功率校准系统中设置功率细调系数设定接口，通过所述功率细调系数设定接口将所述功率细调系数输入所述核功率校准系统。

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