CN111898066B - 一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法 - Google Patents
一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111898066B CN111898066B CN202010637904.0A CN202010637904A CN111898066B CN 111898066 B CN111898066 B CN 111898066B CN 202010637904 A CN202010637904 A CN 202010637904A CN 111898066 B CN111898066 B CN 111898066B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactor core
- expansion coefficient
- time point
- xenon concentration
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
- G21C17/108—Measuring reactor flux
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Algebra (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,根据不同时间点的堆芯三维功率分布在线重构值计算出堆芯氙浓度;对堆芯氙浓度进行本征正交分解;对展开系数以时间为自变量进行拟合,得到展开系数随时间变化函数;对展开系数进行外推,得到未来时间点的展开系数预测值;结合本征正交基函数计算出未来时间点的堆芯氙浓度预测值;利用本征正交分解技术对堆芯氙浓度进行分解,以随时间变量变化的展开系数与随空间变量变化的本征正交基函数乘积求和的形式表达堆芯氙浓度,保证了计算精度;通过仅对随时间变量变化的展开系数的拟合和外推,也满足了计算速度,实现了堆芯状态正在发生改变工况下的在堆芯功率分布在线重构算法。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆堆芯运行和安全技术领域,具体涉及一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法。
背景技术
核反应堆堆芯功率分布在线监测系统,又称堆芯中子通量在线监测系统,对保障反应堆堆芯安全、提高核电厂经济效益具有重要意义;堆芯功率分布在线监测的实现,通常需要借助于堆内或堆外中子探测器的实时测量结果,结合中子输运或扩散方程,建立堆芯功率分布在线重构算法,实时计算堆芯三维连续的功率分布或中子通量密度在线重构结果。
目前,中国国内外的核电公司或研究机构对堆芯稳态的功率分布在线监测的研究已经较为成熟,提出、发展、实现并验证了诸多堆芯功率分布在线重构算法,常见的堆芯中子通量在线重构方法包括:谐波综合法、样条函数拟合法、耦合系数法、最小二乘法、多项式展开法、内部边界条件法、误差形状综合法、权重因子法、普通Kriging法、本征正交分解法。
但是,现有这些算法均以稳定的堆芯状态为基础,仅考虑了以空间位置为自变量的堆芯功率分布变化,在堆芯功率分布算法的表达式中并未体现出时间变量的影响,例如,在堆芯发生升降功率、控制棒移动等瞬态过程中,并未体现堆芯最热组件位置功率随时间的变化。
对于一个大型商用压水堆堆芯,由于氙具有较大的中子吸收截面,氙的原子核密度的多少,对堆芯中子通量密度分布以及功率分布都具有重要影响,因此不论是在堆芯燃料管理计算过程中,还是在实际堆芯运行过程中,氙浓度都应是被重点关注的变量。
在堆芯稳态情况下,氙浓度通常为一平衡值,通常不会因为其波动而对仅考虑空间变量的稳态功率分布在线重构算法产生影响;但是,在考虑时间变量且堆芯状态正在发生改变的工况下,氙浓度会对堆芯功率分布在线重构算法和计算结果产生重要影响。
目前,针对这方面的研究未曾见有报道,因此,需要研究一种堆芯氙浓度分布预测方法,用于计算考虑时间变量且堆芯状态正在发生改变工况下的堆芯功率分布在线重构算法。
发明内容
针对上述现有技术的背景,本发明提供一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,可实现堆芯状态正在发生改变工况下的在堆芯功率分布在线重构算法,且既可保证计算精度,也可满足计算精度。
本发明的技术方案如下:一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,应用在堆芯功率分布在线重构计算中,包括以下步骤:
A、将堆芯的当前时间点记为,过去时间点记为/>,未来时间点记为;在堆芯功率分布在线重构计算中,根据不同时间点的堆芯三维功率分布在线重构值/>计算出当前时间点/>和过去时间点/>的堆芯氙浓度/>;其中,/>表示堆芯燃料栅元的(x,y,z)空间坐标向量;
所述的基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,其中:在传统的燃料管理计算程序中,先根据堆芯中子通量密度求解氙的燃耗方程,再计算出氙的原子核密度。
本发明所提供的一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,利用本征正交分解技术对堆芯氙浓度进行分解,以随时间变量变化的展开系数与随空间变量变化的本征正交基函数乘积求和的形式表达堆芯氙浓度,保证了计算精度;通过仅对随时间变量变化的展开系数的拟合和外推,也满足了计算速度,实现了堆芯状态正在发生改变工况下的在堆芯功率分布在线重构算法。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的,而非意图以任何方式来限制本发明公开的范围;图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的,用于帮助对本发明的理解,并非是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸;本领域的技术人员在本发明的教导下,可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1是本发明基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图,对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明,所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并非用于限定本发明的具体实施方式。
如图1所示,图1是本发明基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法的流程图,本发明基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法包括以下步骤:
步骤S210、将堆芯的当前时间点记为,则过去时间点为/>,未来时间点为/>,相应地,在堆芯功率分布在线重构计算中,不同时间点的堆芯三维功率分布在线重构值为/>,其中,加粗黑体的/>表示堆芯燃料栅元的(x,y,z)空间坐标向量,根据不同时间点的堆芯三维功率分布在线重构值计算出的堆芯氙浓度为;
本发明基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法在进行堆芯氙浓度预测之前,首先要将堆芯氙浓度分解为本征正交基函数与展开系数乘积求和的形式,在此基础上,再通过对展开系数进行以时间为自变量的拟合和外推预测,实现对堆芯氙浓度的预测,进而实现堆芯状态正在发生改变工况下的在堆芯功率分布在线重构算法。
与现有技术相比,本发明基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法具有以下突出优点:
1)采用本征正交分解技术,将随时间变量和空间变量变化的堆芯氙浓度分解为随时间变量变化的展开系数和随空间变量变化的本征正交基函数,便于捕捉堆芯氙浓度在实际堆芯运行过程的变化特征;
2)在进行堆芯氙浓度预测计算时,仅需对展开系数进行拟合和外推,满足了堆芯功率分布在线重构计算中对计算时间的要求;
3)堆芯氙浓度预测仅与过去时间点和当前时间点的已知堆芯氙浓度有关,受其他输入参数的干扰较小,不会因部分或局部探测器失效而失效。
在本发明基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法的具体实施方式中,具体的,所述步骤S210可利用传统燃料管理计算程序中的氙浓度计算方法,即根据堆芯中子通量密度求解氙的燃耗方程进而计算出氙的原子核密度;例如,在由中国原子能出版社于2014年6月出版发行,吴宏春编著的《核反应堆物理》(ISBN 978-7-5022-6252-5)第六章第6.2.1节,就有详细记载,在此不再赘述。
本发明提供的基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,应用在堆芯功率分布在线重构计算中,通过本征正交分解技术的应用,将随时间变量和空间变量变化的堆芯氙浓度,分解为随时间变量变化的展开系数和随空间变量变化的本征正交基函数,便于捕捉堆芯氙浓度在实际堆芯运行过程的变化特征,保证了计算精度;而仅对展开系数进行以时间为自变量的拟合和外推,也满足了计算速度要求,实现了堆芯状态正在发生改变工况下的在堆芯功率分布在线重构算法。
应当理解的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不足以限制本发明的技术方案,对本领域普通技术人员来说,在本发明的精神和原则之内,可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进,而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案,都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,应用在堆芯功率分布在线重构计算中,其特征在于,包括以下步骤:
A、将堆芯的当前时间点记为ti,过去时间点记为t0,t1,...,ti-2,ti-1,未来时间点记为ti+1,ti+2,...;在堆芯功率分布在线重构计算中,根据不同时间点的堆芯三维功率分布在线重构值P(r,t1),P(r,t2),...,P(r,ti),...计算出当前时间点ti和过去时间点t0,t1,...,ti-2,ti-1的堆芯氙浓度NXe(r,t1),NXe(r,t2),...,NXe(r,ti),...;其中,r表示堆芯燃料栅元的(x,y,z)空间坐标向量;
B、对当前时间点ti和过去时间点t0,t1,...,ti-2,ti-1的堆芯氙浓度NXe(r,t1),NXe(r,t2),...,NXe(r,ti),...进行本征正交分解,得到关系式其中,n=1,2,...,i,表示展开阶数,an(t1),an(t2),...,an(ti)表示展开系数,/>表示本征正交基函数;
C、对过去时间点t0,t1,...,ti-2,ti-1和当前时间点ti的展开系数an(t1),an(t2),...,an(ti)进行拟合,以时间为自变量,得到展开系数随时间变化函数Dn(t),n=1,2,...,i;
D、根据展开系数随时间变化函数Dn(t),n=1,2,...,i,对展开系数an(t1),an(t2),...,an(ti)进行外推,得到未来时间点ti+1,ti+2,...的展开系数预测值ap,n(ti+1),ap,n(ti+2);其中,p表示预测值;
2.根据权利要求1所述的基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,其特征在于:在步骤A中,利用传统的燃料管理计算程序计算出当前时间点ti和过去时间点t0,t1,...,ti-2,ti-1的堆芯氙浓度NXe(r,t1),NXe(r,t2),...,NXe(r,ti),...。
3.根据权利要求2所述的基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,其特征在于:在传统的燃料管理计算程序中,先根据堆芯中子通量密度求解氙的燃耗方程,再计算出氙的原子核密度。
4.根据权利要求1所述的基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法,其特征在于:在步骤C中,对展开系数an(t1),an(t2),...,an(ti)的拟合采用二次多项式拟合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010637904.0A CN111898066B (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010637904.0A CN111898066B (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111898066A CN111898066A (zh) | 2020-11-06 |
CN111898066B true CN111898066B (zh) | 2023-05-26 |
Family
ID=73191554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010637904.0A Active CN111898066B (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111898066B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113409975B (zh) * | 2021-06-17 | 2022-11-15 | 中国核动力研究设计院 | 基于模型降阶和数据同化的堆芯功率分布监测方法及系统 |
CN115206563B (zh) * | 2022-07-11 | 2024-06-04 | 中广核研究院有限公司 | 堆芯功率象限倾斜因子的预测方法、装置和计算机设备 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107066745A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-08-18 | 西安交通大学 | 获取快中子堆堆芯瞬态过程三维中子通量密度分布的方法 |
DE102017205553A1 (de) * | 2017-03-31 | 2018-03-01 | Areva Gmbh | Verfahren zur Leistungsregelung eines Kernkraftwerks im Lastfolgebetrieb |
CN110427588A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-11-08 | 中山大学 | 用于堆芯功率在线重构的本征正交分解样本选取方法 |
-
2020
- 2020-07-06 CN CN202010637904.0A patent/CN111898066B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017205553A1 (de) * | 2017-03-31 | 2018-03-01 | Areva Gmbh | Verfahren zur Leistungsregelung eines Kernkraftwerks im Lastfolgebetrieb |
CN107066745A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-08-18 | 西安交通大学 | 获取快中子堆堆芯瞬态过程三维中子通量密度分布的方法 |
CN110427588A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-11-08 | 中山大学 | 用于堆芯功率在线重构的本征正交分解样本选取方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111898066A (zh) | 2020-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Teferra et al. | Optimizing the cellular automata finite element model for additive manufacturing to simulate large microstructures | |
CN111898066B (zh) | 一种基于本征正交分解的堆芯氙浓度分布预测方法 | |
CN109859867B (zh) | 一种基于本征正交分解的堆芯三维中子通量实时重构方法 | |
CN113409975B (zh) | 基于模型降阶和数据同化的堆芯功率分布监测方法及系统 | |
CN110739091B (zh) | 一种核电厂次临界度直接测量系统及硬件平台和测量方法 | |
US20190392959A1 (en) | Predicting Multiple Nuclear Fuel Failures, Failure Locations and Thermal Neutron Flux 3D Distributions Using Artificial Intelligent and Machine Learning | |
CN113421669B (zh) | 基于局部非线性修正的堆芯功率分布在线重构方法及系统 | |
JP2007240464A (ja) | 沸騰水型原子炉炉心状態監視装置 | |
JP5424526B2 (ja) | 核軽水炉においてドライアウト特性を推測する方法、コンピュータプログラム製品、原子力エネルギープラント及び運転方法 | |
Hui et al. | Kalman filter, particle filter, and extended state observer for linear state estimation under perturbation (or noise) of MHTGR | |
CN113312791B (zh) | 一种基于sp3方程的反应堆中子噪声分析方法及系统 | |
Lee et al. | Prediction of DNBR using fuzzy support vector regression and uncertainty analysis | |
US11342089B2 (en) | Predictive model construction and prediction method for radioactive metal corrosion concentration in nuclear reactor water | |
CN112069441B (zh) | 一种堆芯瞬态三维功率分布在线重构方法 | |
JPH06347586A (ja) | 沸騰水形原子炉における炉心の乾燥に関する監視方法 | |
KR101633232B1 (ko) | 원자력 발전소의 노외계측기 형상처리함수 결정의 오차 축소방법 | |
Lee et al. | The least-squares method for three-dimensional core power distribution monitoring in pressurized water reactors | |
CN107169207A (zh) | 基于有限元理论的反应堆中子噪声频谱计算方法 | |
CN113987784A (zh) | 一种量化压水堆核设计软件包获取不确定度的方法及装置 | |
JP2001133580A (ja) | 原子炉の炉心性能計算方法および装置 | |
Dong et al. | Study on the deposition migration and heat transfer characteristics in the reactor core based on OpenFOAM | |
JP4526781B2 (ja) | 燃料集合体熱的特性評価方法及び装置 | |
Andraws et al. | Performance of receding horizon predictive controller for research reactors | |
CN111797509B (zh) | 一种基于探测器测量值的堆芯中子通量预测方法 | |
CN111400869B (zh) | 一种堆芯中子通量时空演变预测方法、装置、介质及设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |