CN112418507A - 一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，包括以下步骤：第一步、创建相关组件配插模型；第二步、最小配插步序数逻辑分析；第三步、输出最小化步序；第四步、输出结果正确性校验。该方法不局限于任何一种相关组件作为起始计算，而是选择一种相关组件操作工具能够操作的最多次数作为计算的起始，这种操作工具操作次数依次递减的方式可以有效减少操作工具的更换次数；无需选择不同操作工具作为起始而产生多个配插顺序以进行对比，本方法可直接生成最小化的配插步序；除了控制棒位置互换必须采用临时存放位置，其余步序均是只操作一次即到达最终位置，实现了理论的最小化步序。

Description

一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法
技术领域
本发明涉及一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，应用于压水堆换料期间核燃料相关组件的配插。
背景技术
压水堆核电厂停堆期间燃料组件换料时需进行相关组件(燃料组件内插件，如控制棒、阻力塞等)的重新布置，此工作简称为相关组件配插，配插工作是确保相关组件插入正确的燃料组件内。相关组件配插顺序步序存在多种可能性，使用不同的分析手段将得到不同的步序以及步序数，越少的步序数量将缩短实际的相关组件配插工作时长，提高电厂运行经济性，降低燃料组件或相关组件损坏的风险。
相关组件配插过程中，不同相关组件类型需使用不同的配插工具，切换相关组件配插类型时需要更换相应工具，工具更换耗费工时较配插更多，因此，分析计算相关组件配插步序时需同时考虑更换工具的次数。
当前已知的燃料相关组件配插步序产生方式是通过选择不同的起始相关组件(如控制棒组件)进行分析产生多个配插步序，通过分析不同起始相关组件所产生的配插步序，选择最优者加以实际应用。该种相关组件配插步序的分析方式需生成多个步序，并且最优者并不一定满足步序的最小化以及尽量少的工具更换次数。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是：提供一种恰当的固定控制棒位置下压水堆核电厂停堆期间燃料组件换料期间相关组件配插最小化步序的分析方法，缩短实际的相关组件配插工作时长，提高电厂运行经济性，降低燃料组件或相关组件损坏的风险。
最小化的步序是指每个相关组件进行移动一次，即可到达其最终位置或插入需要的燃料组件，不需要利用暂存位置或燃料组件进行过度，即实现“一步到位”，达到理论的步序数量最小化。存在一种例外的情况，即控制棒位置互换，当控制棒需要两两互换时，必须使用暂存位置或燃料组件进行过度，此时会增加一个步骤，但增加的步骤不会影响其它相关组件的配插步序。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、创建相关组件配插模型，其中：
依据第N循环堆芯布置，创建一个第N循环卸料后乏燃料池布置图，定义为第N循环布置，其中，第N循环卸料后指第N循环相关组件配插前；第N循环布置包含的信息有：卸料燃料组件位置、所有燃料组件内插相关组件类型及编号信息，已放入乏燃料池的不含相关组件的新燃料组件；
依据第N+1循环堆芯布置，创建一个第N+1循环相关组件配插后乏燃料池布置图，定义为第N+1循环布置；第N+1循环布置所包含的信息有：第N+1循环布置图燃料组件位置，控制棒组件所在位置及编号信息、控制棒所插入的燃料组件编号信息，中子源组件所在位置及编号信息、中子源所插入的燃料组件编号信息，其它相关组件的类型；
第二步、最小配插步序数逻辑分析，包括以下内容：
在第N+1循环布置中，控制棒的位置是固定的，即控制棒编号位置固定，依照此种先决条件，实施以下逻辑计算操作：
对比第N循环布置和第N+1循环布置，将所有相关组件分为两类：一类是因燃料组件始末布置中相关组件类型不同、控制棒和中子源编码不同而需要进行位置调整的一类；另一类是不需要移动的相关组件和不在第N+1循环布置继续使用且不含相关组件的乏燃料。
在需要移动的相关组件分类中，标记第N循环布置中没有相关组件的燃料组件以及所需插入相关组件的类型，如果存在控制棒组件或中子源组件，则标记燃料组件对应位置的相关组件编号；
在所有已标记的相关组件中，选择同种相关组件类型数量最多的一类，并选择对应的相关组件操作工具；如果存在两种相同数量的相关组件类型，则优先选择控制棒组件类型；
判断：
若所选类型是控制棒组件或中子源组件，则：
在第N循环布置中，搜索所有控制棒类型的相关组件，直到所有已选择的控制棒组件；将所找到的控制棒按照标记位置的逐一移动到所需插入的空燃料组件内；每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤；
若所选类型是其它相关组件，则：
在第N循环布置中，搜索所有对应类型的相关组件，直到找到所选类型对等数量的相关组件；将所找到的相关组件随机任意顺序逐一移动空燃料组件内；每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤；
移动完成后，形成新的第N循环布置；
重复以上步骤形成循环执行模式；
当需要移动的相关组件数量为0或者仅剩余需要进行位置互换的相关组件，则循环结束；
当出现控制棒两两位置互换时，无法实现仅移动一次即可将其放置到最终位置，因此需要中间暂存区；控制棒位置互换仅在确定控制棒位置情况下执行；控制棒位置互换计算方式如下：
将两两互换的控制棒分为一组，如控制棒A与控制棒B需互换，则控制棒A、控制棒B为一组，计算所有需要互换的组数；在第N+1循环布置不再继续使用且不含相关组件的乏燃料中选择相同的组数的燃料组件作为临时存放区域；将每组中的一个控制棒提出移动到临时存放区域的燃料组件内，将每组中的另一个控制棒提出移动到最终的燃料组件内，将存放在临时存放区域的控制棒提出，移动到最终的燃料组件内；每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤；
所有配插步骤执行完成后，形成第N+1循环执行布置；
第三步、输出最小化步序；
第四步、输出结果正确性校验。
优选地，第一步中，所述第N+1循环布置燃料组件位置包含未经过辐照的新燃料组件位置和上一循环已辐照但继续使用的辐照后燃料组件位置。
优选地，第一步中，相关组件类型是指使用相同的相关组件配插工具作为分类，所使用相关组件的配插工具相同，因此归为一种相关组件类型。
优选地，在所述第三步中，将所有第二步执行步骤按照执行顺序组合成完整配插步序，其中包含每次循环所需要的配插操作工具更换。
优选地，在所述第三步中，为进一步减少配插操作工具的更换次数，将执行控制棒位置互换的操作步骤整体调整到循环步骤执行中使用控制棒操作工具执行步骤的末端，形成最终相关组件配插执行顺序。
优选地，所述第四步中执行以下检验活动，以确定配插步序的正确性和合理性：
按照第二步中对比第N+1循环布置和第N+1循环执行布置，控制棒以及中子源位置满足要求、其它相关组件所在位置的类型满足要求；检验第N+1循环执行布置中所有燃料组件均配插相关组件；检验第N+1循环执行布置中所有不在第N+1循环布置继续使用且应不含相关组件的乏燃料组件中不包含相关组件；检验最终相关组件配插执行步序中，除控制棒位置互换外，其它相关组件仅移动过一次；检验最终相关组件配插执行步序中，控制棒位置的相关组件仅移动过两次。
与现有技术相比，根据本发明的一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法具有如下有益效果：不局限于任何一种相关组件作为起始计算，而是选择一种相关组件操作工具能够操作的最多次数作为计算的起始，这种操作工具操作次数依次递减的方式可以有效减少操作工具的更换次数；无需选择不同操作工具作为起始而产生多个配插顺序以进行对比，本方法可直接生成最小化的配插步序；除了控制棒位置互换必须采用临时存放位置，其余步序均是只操作一次即到达最终位置，实现了理论的最小化步序。
附图说明
图1为固定控制棒位置下压水反应堆核燃料相关组件配插流程图；
图2为固定控制棒位置下相关组件最小化步序配插分析方法；
图3为控制棒位置互换方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
结合图1，在一优选的实施方式中，步骤一中依据第N循环堆芯布置创建一个第N循环卸料后(即相关组件配插前)乏燃料池布置图(以下简称为第N循环布置)，其中包含卸料燃料组件位置、所有燃料组件内插相关组件类型及编号信息，已放入乏燃料池的不含相关组件的新燃料组件。依据第N+1循环堆芯布置，创建一个第N+1循环相关组件配插后乏燃料池布置图(以下简称为第N+1循环布置)，其中所包含的信息有：第N+1循环布置燃料组件位置(包含未经过辐照的新燃料组件和上一循环已辐照但继续使用的辐照后燃料组件)，控制棒组件所在位置及编号信息、控制棒所插入的燃料组件编号信息，中子源组件所在位置及编号信息、中子源所插入的燃料组件编号信息，其它相关组件的类型。上述模型中，相关组件类型是指使用相同的相关组件配插工具作为分类，例如控制棒可以分为黑棒和灰棒，所使用相关组件的配插工具相同，因此归为一种相关组件类型。
结合图2，在一优选的实施方式中，步骤二中确定控制棒位置是指，在第N+1循环布置中，控制棒的位置是固定的，即控制棒编号位置固定。依照此种先决条件，实施以下逻辑计算操作：
对比第N循环布置和第N+1循环布置，将所有相关组件分为两类，一类是因燃料组件始末布置中相关组件类型不同、控制棒和中子源编码不同而需要进行位置调整的一类；另一类是不需要移动的相关组件和不在第N+1循环布置继续使用且不含相关组件的乏燃料。
在需要移动的相关组件分类中，标记第N循环布置中没有相关组件的燃料组件以及所需插入相关组件的类型，如果存在控制棒组件或中子源组件，则标记燃料组件对应位置的相关组件编号。
在所有已标记的相关组件中，选择同种相关组件类型数量最多的一类，并选择对应的相关组件操作工具。如果存在两种相同数量的相关组件类型，则优先选择控制棒组件类型。
判断：
若所选类型是控制棒组件或中子源组件，则：
在第N循环布置中，搜索所有控制棒类型的相关组件，直到所有已选择的控制棒组件。将所找到的控制棒按照标记位置的逐一移动到所需插入的空燃料组件内。每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤。
若所选类型是其它相关组件，则
在第N循环布置中，搜索所有对应类型的相关组件，直到找到所选类型对等数量的相关组件。将所找到的相关组件随机任意顺序逐一移动空燃料组件内。每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤。
移动完成后，形成新的第N循环布置。
重复以上步骤形成循环执行模式。
当需要移动的相关组件数量为0或者仅剩余需要进行位置互换的相关组件，则循环结束。
结合图3，当出现控制棒两两位置互换时，无法实现仅移动一次即可将其放置到最终位置，因此需要中间暂存区。控制棒位置互换仅在确定控制棒位置情况下执行。控制棒位置互换计算方式如下：
将两两互换的控制棒分为一组，如控制棒A与控制棒B需互换，则控制棒A、控制棒B为一组，计算所有需要互换的组数。在第N+1循环布置不再继续使用且不含相关组件的乏燃料中选择相同的组数的燃料组件作为临时存放区域；将每组中的一个控制棒提出移动到临时存放区域的燃料组件内，将每组中的另一个控制棒提出移动到最终的燃料组件内，将存放在临时存放区域的控制棒提出，移动到最终的燃料组件内。每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤。
所有配插步骤执行完成后，形成第N+1循环执行布置。
在一优选的实施方式中，步骤三中将所有步骤二执行步骤按照执行顺序组合成完整配插步序，其中包含每次循环所需要的配插操作工具更换。
为进一步减少配插操作工具的更换次数，可将执行控制棒位置互换的操作步骤整体调整到循环步骤执行中使用控制棒操作工具执行步骤的末端，形成最终相关组件配插执行顺序。
在一优选的实施方式中，步骤四中执行以下检验活动，以确定配插步序的正确性和合理性：
按照步骤二中对比第N+1循环布置和第N+1循环执行布置，控制棒以及中子源位置满足要求、其它相关组件所在位置的类型满足要求；检验第N+1循环执行布置中所有燃料组件均配插相关组件；检验第N+1循环执行布置中所有不在第N+1循环布置继续使用且应不含相关组件的乏燃料组件中不包含相关组件；检验最终相关组件配插执行步序中，除控制棒位置互换外，其它相关组件仅移动过一次；检验最终相关组件配插执行步序中，控制棒位置的相关组件仅移动过两次。
综上，反应堆换料期间通过对新旧反应堆燃料以及相关组件布置开展相关组件配插步序分析，越短的配插步序数将直接影响实际的工作进度甚至缩短整个大修工期。本发明方法不仅适用于当前压水堆电厂普遍使用的控制棒组件、阻力塞组件、中子源组件三类相关组件，对于后继新堆型可能使用的多种类型相关组件同样适用。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、创建相关组件配插模型，其中：
依据第N循环堆芯布置，创建一个第N循环卸料后乏燃料池布置图，定义为第N循环布置，其中，第N循环卸料后指第N循环相关组件配插前；第N循环布置包含的信息有：卸料燃料组件位置、所有燃料组件内插相关组件类型及编号信息，已放入乏燃料池的不含相关组件的新燃料组件；
依据第N+1循环堆芯布置，创建一个第N+1循环相关组件配插后乏燃料池布置图，定义为第N+1循环布置；第N+1循环布置所包含的信息有：第N+1循环布置图燃料组件位置，控制棒组件所在位置及编号信息、控制棒所插入的燃料组件编号信息，中子源组件所在位置及编号信息、中子源所插入的燃料组件编号信息，其它相关组件的类型；
第二步、最小配插步序数逻辑分析，包括以下内容：
在第N+1循环布置中，控制棒的位置是固定的，即控制棒编号位置固定，依照此种先决条件，实施以下逻辑计算操作：
对比第N循环布置和第N+1循环布置，将所有相关组件分为两类：一类是因燃料组件始末布置中相关组件类型不同、控制棒和中子源编码不同而需要进行位置调整的一类；另一类是不需要移动的相关组件和不在第N+1循环布置继续使用且不含相关组件的乏燃料。
在需要移动的相关组件分类中，标记第N循环布置中没有相关组件的燃料组件以及所需插入相关组件的类型，如果存在控制棒组件或中子源组件，则标记燃料组件对应位置的相关组件编号；
在所有已标记的相关组件中，选择同种相关组件类型数量最多的一类，并选择对应的相关组件操作工具；如果存在两种相同数量的相关组件类型，则优先选择控制棒组件类型；
判断：
若所选类型是控制棒组件或中子源组件，则：
在第N循环布置中，搜索所有控制棒类型的相关组件，直到所有已选择的控制棒组件；将所找到的控制棒按照标记位置的逐一移动到所需插入的空燃料组件内；每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤；
若所选类型是其它相关组件，则：
在第N循环布置中，搜索所有对应类型的相关组件，直到找到所选类型对等数量的相关组件；将所找到的相关组件随机任意顺序逐一移动空燃料组件内；每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤；
移动完成后，形成新的第N循环布置；
重复以上步骤形成循环执行模式；
当需要移动的相关组件数量为0或者仅剩余需要进行位置互换的相关组件，则循环结束；
当出现控制棒两两位置互换时，无法实现仅移动一次即可将其放置到最终位置，因此需要中间暂存区；控制棒位置互换仅在确定控制棒位置情况下执行；控制棒位置互换计算方式如下：
将两两互换的控制棒分为一组，如控制棒A与控制棒B需互换，则控制棒A、控制棒B为一组，计算所有需要互换的组数；在第N+1循环布置不再继续使用且不含相关组件的乏燃料中选择相同的组数的燃料组件作为临时存放区域；将每组中的一个控制棒提出移动到临时存放区域的燃料组件内，将每组中的另一个控制棒提出移动到最终的燃料组件内，将存放在临时存放区域的控制棒提出，移动到最终的燃料组件内；每移动一步按照顺序形成一个相关组件的配插步骤；
所有配插步骤执行完成后，形成第N+1循环执行布置；
第三步、输出最小化步序；
第四步、输出结果正确性校验。
2.如权利要求1所述的一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，其特征在于，第一步中，所述第N+1循环布置燃料组件位置包含未经过辐照的新燃料组件位置和上一循环已辐照但继续使用的辐照后燃料组件位置。
3.如权利要求1所述的一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，其特征在于，第一步中，相关组件类型是指使用相同的相关组件配插工具作为分类，所使用相关组件的配插工具相同，因此归为一种相关组件类型。
4.如权利要求1所述的一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，其特征在于，在所述第三步中，将所有第二步执行步骤按照执行顺序组合成完整配插步序，其中包含每次循环所需要的配插操作工具更换。
5.如权利要求1所述的一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，其特征在于，在所述第三步中，为进一步减少配插操作工具的更换次数，将执行控制棒位置互换的操作步骤整体调整到循环步骤执行中使用控制棒操作工具执行步骤的末端，形成最终相关组件配插执行顺序。
6.如权利要求1所述的一种固定控制棒位置下压水堆燃料相关组件配插分析方法，其特征在于，所述第四步中执行以下检验活动，以确定配插步序的正确性和合理性：
按照第二步中对比第N+1循环布置和第N+1循环执行布置，控制棒以及中子源位置满足要求、其它相关组件所在位置的类型满足要求；检验第N+1循环执行布置中所有燃料组件均配插相关组件；检验第N+1循环执行布置中所有不在第N+1循环布置继续使用且应不含相关组件的乏燃料组件中不包含相关组件；检验最终相关组件配插执行步序中，除控制棒位置互换外，其它相关组件仅移动过一次；检验最终相关组件配插执行步序中，控制棒位置的相关组件仅移动过两次。
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