CN113257448B - 一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请属于核电厂反应堆领域，提供了一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法和设备，所述控制方法包括：根据外推临界稀释水量对反应堆芯进行稀释；针对本次稀释，计算获得第一临界监督值，若所述第一临界监督值在预设范围内，且未满足稀释终止条件，则对所述反应堆芯进行下一次稀释；若所述第一临界监督值在所述预设范围内，且满足稀释终止条件，则停止对所述反应堆芯进行稀释。根据本申请提供的控制方法和设备，在临界稀释的过程中增加了监督的过程，确保了反应堆临界的安全性并且提高了反应堆一次达临界成功的概率。
Description
技术领域
本申请属于核电厂反应堆领域，特别涉及一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法和设备。
背景技术
反应堆达到临界状态是核电机组稳定、安全运行并进行并网发电的重要前提。随着核电在电网中比重的增长以及电网负荷峰谷差的日益增大，电力系统对核电机组参与电网调峰的需求日益增强，许多核电机组正逐步参与电网调峰中来。出于安全性和经济性的考虑，参与调峰的核电机组的反应堆可能会运行在热备用状态或热停堆状态，反应堆临停后，需要再次达到临界状态才能继续进行并网发电。
通过外推临界状态来控制反应性的引入是目前核电站实现反应堆达临界的常用控制手段。在稀释硼浓度使反应堆达临界的过程中，由于探测器灵敏度、硼浓度测量滞后性等因素的影响，操纵员无法得到准确的硼浓度，可能导致稀释过量，使应堆在稀释过程中意外临界，违反了技术规范要求，或者稀释量不足，最后无法通过提升控制棒使反应堆达临界，无法一次临界成功。
发明内容
本申请提供了一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法和设备，在临界稀释的过程中增加了监督的过程，确保了反应堆临界的安全性并且提高了反应堆一次达临界成功的概率。
第一方面，本申请提供了一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法，包括：
根据外推临界稀释水量对反应堆芯进行稀释；
针对本次本次稀释，计算获得第一临界监督值，若所述第一临界监督值在预设范围内，且未满足稀释终止条件，则对所述反应堆芯进行下一次稀释；
若所述第一临界监督值在所述预设范围内，且满足稀释终止条件，则停止对所述反应堆芯进行稀释。
本申请提供的控制方法，在对反应堆芯进行稀释的过程中，增加了计算第一临界监督值进行监督的过程，只有第一临界监督值在预设范围内才能进行下一次稀释或者满足稀释终止条件时停止稀释。在这里，预设范围是指能够保证反应堆在临界过程中的安全性，不会在稀释的过程中意外提前达临界并且稀释结束后次临界度不会过大或过小，留给下一步提棒达临界操作引入正反应性的空间合适的范围。
在对反应堆芯进行稀释时，稀释过程中的不确定因素较多，例如硼浓度的滞后性、仪表的不准确等因素，极有可能在稀释的过程中引入过多的正反应性导致意外达临界，造成不安全的因素；或者在稀释过程中引入的正反应性太少，最终无法通过提G棒使反应堆达临界，无法一次临界成功，对物力、人力和财力造成极大的浪费。
根据本申请提供的控制方法，每次稀释后计算获得第一临界监督值，只有第一临界监督值在预设范围内，才可以进行下一次稀释或者满足稀释终止条件时停止稀释，如此，在每进行一次稀释时，都可以确保反应堆是安全的，不会提前达临界，造成不安全的因素，并且最终停止稀释后，留给提G棒达临界过程合适的正反应性引入量，提高了反应堆一次达临界成功的概率，整个稀释的过程安全、可控。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制方法还包括：
若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释。
若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，则反应堆可能会出现一些不安全的情况，如果继续进行下一次稀释，可能会导致反应堆意外达临界，因此需要进一步判断是否继续对反应堆芯进行下一次的稀释来保证反应堆的安全性。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释，包括：
针对本次稀释，计算获得第二临界监督值，若所述第二临界监督在所述预设范围内，且未满足稀释终止条件，则对所述反应堆芯进行下一次稀释。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释，包括：
针对本次稀释，计算获得第二临界监督值，若所述第二临界监督值在预设范围内，且满足稀释终止条件，停止对所述反应堆芯进行稀释。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释，包括：
针对本次稀释，计算获得第二临界监督值，若所述第二临界监督值仍然不在所述预设范围内，停止对所述反应堆芯进行稀释。
如果第一临界监督值不在预设范围内，则再次计算得到第二临界监督值，如果第二临界监督值仍然不在预设范围内，即使未满足稀释停止条件，也停止对反应堆芯进行稀释，防止再次稀释使反应堆达临界；如果第二临界监督值在预设范围内，且未满足稀释终止条件，继续稀释，若满足了稀释终止条件，则停止稀释。
第一临界监督值是根据仪表测得的数据计算得到的，而第一临界监督值不在预设范围内可能是仪表故障、测量误差、稀释的滞后效应或者计算错误等原因导致的，因此在计算第二临界监督值前，对上述几种可能导致错误的原因进行排查，例如可以更换仪表重新读数，等待一段时间后重新读数再次进行计算得到第二临界监督值，进而根据第二临界监督值判断是否进行下一次稀释。如此，可以确保计算数据和计算过程的准确性，从而保证反应堆的安全性。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一临界监督值包括稀释水量监督值、硼浓度监督值或者剩余提升G棒步数监督值中的至少一者，所述稀释水量监督值为实际累计稀释水量和理论累计稀释水量的差值的绝对值，所述硼浓度监督值为实际硼浓度和理论硼浓度的差值的绝对值，所述剩余提升G棒步数监督值为本次稀释后，使反应堆达临界需要提升的G棒步数。
对反应堆芯进行稀释是向反应堆中注入稀释剂以降低一回路硼浓度的操作，主要的参数为稀释水量和硼浓度，这两者的实际数据通过仪表测量得到，通过计算理论和实际的差值，可以监督测量硼浓度和测量稀释水量的仪表工作是否正常、读数是否准确，如果差值较大要即使进行维修或更换，从而保证稀释正常、安全的进行；剩余提升G棒步数监督值可以用来判断稀释停止后是否可以通过提G棒达临界成功。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述根据外推临界稀释水量进行稀释前，所述控制方法还包括：
进行提棒操作，将R棒和G棒分别提至对应的预定棒位。
此时，反应堆处于深度次临界状态，在这个状态下可以通过快速提升控制棒向反应堆芯引入正反应性，不会造成反应堆意外达临界。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述停止对所述反应堆芯进行稀释后，所述控制方法还包括：
逐步提升G棒，直至反应堆达临界。
在稀释停止后，反应堆的次临界度较小，为了保证反应堆的安全，每次引入的正反应性也要较小，因此每次只提升一步G棒棒位来逼近临界最终达到临界。
可选地，所述稀释终止条件包括：1/M小于预设阈值，其中，1/M为倒计数率。
第二方面，本申请提供一种用于核电厂反应堆外推临界的设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面的任一种方法。
通过本申请提供的设备实现前述第一方面任一种实现方式提供的方法，无需人工进行外推计算和临界监督值的计算，极大地减轻了操纵员的工作负荷，并且避免了人工出错的情况，降低了风险，保证了反应堆的安全性。
附图说明
图1是进行外推临界计算的参考图；
图2是本申请实施例提供的一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法的示意性流程图；
图3是本申请实施例提供的一种用于核电厂反应堆外推临界的设备的结构性示意图；
图4是核电厂反应堆硼浓度外推临界曲线；
图5是核电厂反应堆G棒棒位外推临界曲线；
图6是核电厂反应堆稀释水量外推临界曲线。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
本文中术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
另外，在本文的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
通过外推临界状态来控制反应性的引入是目前核电厂实现反应堆达临界的常用方法。外推公式如下：
其中，N为反应堆内的中子注量率，单位为cm-2·s-1,S0为源强，单位为cm-2·s-1，Keff为反应堆有效增殖系数。根据两点确定一条直线的理论，只要能够得到两个点的坐标，便可确定整条直线，将直线延长使其与坐标轴的横轴相交便可确定临界值。
如图1所示，图1示出的坐标轴的纵轴为倒计数率1/M，M＝Ni/N0，其中，N0为初始中子计数，Ni为第i次读取的中子计数；坐标轴的横轴可以为控制棒棒位，硼浓度或者稀释水量，当直线与横轴相交时，即1/M＝0时，反应堆达到临界状态，此时横轴的坐标即为控制棒外推临界棒位、外推临界硼浓度或外推临界稀释水量。如图1中所示，根据相似三角形法则，如下(2)式所示，
在(2)式中，Hi为第i次提升控制棒后总步数，Hi-1为第i-1次提升控制棒后总步数，Hk为控制棒外推临界棒位，单位均为步。根据(2)式可得到控制棒外推临界棒位的计算公式：
应理解，横轴也可以代表硼浓度或稀释水量，则外推临界稀释水量的计算公式为：
其中，Vk为外推临界稀释水量，Vi为第i次稀释后累计稀释水量，单位均为立方米。
外推临界硼浓度的计算公式为：
其中，Ck为外推临界硼浓度，Ci为第i次稀释后的硼浓度，单位均为ppm。
本申请提供了一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法，此控制方法在临界稀释的过程中增加了监督的过程，能够保证反应堆的安全性并且提高反应堆一次临界成功的概率。
图2是本申请实施例提供的控制方法的示意性流程图。以下，结合图2阐述本申请实施例提供的控制方法100，该控制方法100包括：
S101，根据外推临界稀释水量对反应堆芯进行稀释。
S102，针对本次稀释，计算获得第一临界监督值。
其中，第一临界监督值包括稀释水量监督值、硼浓度监督值或者剩余提升G棒步数监督值中的至少一者，例如，第一临界稀释水量可以包括稀释水量监督值、硼浓度监督值和剩余提升G棒步数。稀释水量监督值为实际累计稀释水量和理论累计稀释水量的差值的绝对值，所述硼浓度监督值为实际硼浓度和理论硼浓度的差值的绝对值，所述剩余提升G棒步数监督值为本次稀释后，使反应堆达临界需要提升的G棒步数。
S103，若第一临界监督值在预设范围内，且未满足稀释终止条件，则对反应堆芯进行下一次稀释。
S104，若第一临界监督值在预设范围内，且满足稀释终止条件，则停止对反应堆芯进行稀释。
在这里，预设范围是指能够保证反应堆在临界过程中的安全性，不会在稀释的过程中意外提前达临界并且稀释结束后次临界度不会过大或过小，留给下一步提棒达临界操作引入正反应性的空间合适的范围。它可以是根据技术规范确定的范围，也可以是在实际操作中根据多次经验总结得到的范围。
示例性地，预设范围可以包括：稀释水量监督值小于第一阈值；硼浓度监督值小于第二阈值；剩余提升G棒步数监督值大于第三阈值。稀释水量监督值和硼浓度监督值都是实际值和理论值的差值的绝对值，在稀释操作无误并且仪表读数无误的情况下，理论值和实际值应该是相同的，考虑到实际的情况，允许理论值和实际值之间有一定的误差。
具体地，第一阈值可以为0.2，单位为立方米，如果稀释水量监督值小于0.2m3，且未满足稀释终止条件，可以继续进行下一次稀释，第一阈值也可以为0.4、0.6等值；第二阈值可以为20，单位为ppm，如果硼浓度监督值小于20ppm，且未满足稀释终止条件，可以继续进行下一次稀释，第二阈值也可以为30ppm、15ppm等值；第三阈值可以为10，单位为步，如果剩余提升G棒步数监督值大于10步，且未满足稀释终止条件，可以继续进行下一次稀释，第三阈值也可以为8步、6步等值。如果第一临界监督值在上述预设范围内，并且满足稀释终止条件，则停止对反应堆芯进行稀释。
在对反应堆芯进行稀释时，稀释过程中的不确定因素较多，例如硼浓度的滞后性、仪表的不准确等因素，极有可能在稀释的过程中引入过多的正反应性导致意外达临界，造成不安全的因素；或者在稀释过程中引入的正反应性太少，最终无法通过提G棒使反应堆达临界，无法一次临界成功，对物力、人力和财力造成极大的浪费。
根据本申请提供的控制方法，每次稀释后计算获得第一临界监督值对本次稀释过程进行监督，只有第一临界监督值在预设范围内，才可以进行下一次稀释或者满足稀释终止条件时停止稀释，如此，在每进行一次稀释时，都可以确保反应堆是安全的，不会提前达临界，造成不安全的因素，并且最终停止稀释后，留给提G棒达临界过程合适的正反应性引入量，提高了反应堆一次达临界成功的概率，整个稀释的过程安全、可控。
在本申请实施例中，若第一临界监督值不在预设范围内，判断是否对反应堆芯进行下一次稀释。
若第一临界监督值不在预设范围内，则反应堆可能会出现一些不安全的情况，如果继续进行下一次稀释，可能会导致反应堆意外达临界，因此需要进一步判断是否继续对反应堆芯进行下一次的稀释来保证反应堆的安全性。
示例性地，第一临界监督值不在预设范围内的情况包括：剩余提升G棒步数监督值为8步、6步(小于10步)等值；或者，稀释水量监督值为0.5m3、1m3(大于0.2m3)等值；又或者，硼浓度监督值为30ppm、50ppm(大于20ppm)等值。
可选地，若第一临界监督值不在预设范围内，针对本次稀释，计算获得第二临界监督值，若第二临界监督在预设范围内，且未满足稀释终止条件，则对反应堆芯进行下一次稀释。
可选地，若第一临界监督值不在预设范围内，针对本次稀释，计算获得第二临界监督值，若第二临界监督值在预设范围内，且满足稀释终止条件，停止对反应堆芯进行稀释。
可选地，若第一临界监督值不在预设范围内，针对本次稀释，计算获得第二临界监督值，若所述第二临界监督值仍然不在预设范围内，停止对反应堆芯进行稀释。
如果第一临界监督值不在预设范围内，则再次计算得到第二临界监督值，如果第二临界监督值仍然不在预设范围内，即使未满足稀释停止条件，也停止对反应堆芯进行稀释，防止再次稀释使反应堆达临界；如果第二临界监督值在预设范围内，若未满足稀释终止条件，进行下一次稀释，如果满足稀释终止条件，则停止稀释。
第一临界监督值是根据仪表测得的数据计算得到的，而第一临界监督值不在预设范围内可能是仪表故障、测量误差、稀释的滞后效应或者计算错误等原因导致的，因此在计算第二临界监督值前，对上述几种可能导致错误的原因进行排查，例如可以更换仪表重新读数，等待一段时间后重新读数再次进行计算得到第二临界监督值，进而根据第二临界监督值判断是否进行下一次稀释。如此，可以确保计算数据和计算过程的准确性，从而保证反应堆的安全性。
在这里，对反应堆芯进行稀释是指向反应堆中注入稀释剂例如水，以降低一回路的硼浓度，向反应堆中引入正反应性。稀释终止条件是指停止注入稀释剂的条件。
在一种可能的实现方式中，稀释终止条件包括：1/M小于预设阈值，其中，1/M为倒计数率。具体地，预设阈值可以为0.08。当1/M小于此值时，可以停止注入稀释剂，进行下一步的引入正反应性的操作。这个数据是经过多次反复实验和严格的理论分析后得到的，可以保证反应堆的安全性。
在本申请实施例中，在根据外推临界稀释水量进行稀释之前，控制方法还包括：进行提棒操作，将R棒和G棒分别提至对应的预定棒位。
其中，R棒对应的预定棒位为R棒调节带中部的某一位置，例如213步，G棒对应的预定棒位为零功率棒位加30步，示例性地，当G棒零功率棒位为229步时，第二预定棒位为259步；当G棒零功率棒位为210步时，第二预定棒位为240步。在这里，G棒的零功率棒位是设计院根据堆芯核燃料装载情况计算得到的，堆芯核燃料装载情况变化会导致G棒零功率棒位变化，在进行提棒操作前需要跟设计院确认此次具体的G棒零功率棒位，在零功率棒位的基础上再提升30步。
具体地，R棒每次提升20步直至达到其对应的预定棒位，每进行一次提升后监测倒计数率；G棒每次提升30步直至达到其对应的预定棒位，每进行一次提升后监测倒计数率。此时，反应堆处于深度次临界状态，在这个状态下可以通过快速提升控制棒向反应堆堆芯引入正反应性，不会造成反应堆意外达临界，因此一次提升R棒和G棒的棒位可以较多，同时每进行一次提棒操作后，都进行倒计数率的监测，可以保证临界过程中的安全性。
在本申请的实施例中，在停止对反应堆芯进行稀释后，本申请实施例提供的控制方法还包括：逐步提升G棒，直至反应堆达临界。
具体地，每提升G棒一步后，根据图1和(3)式，进行一次外推计算得到外推G棒临界棒位，当实际G棒棒位到达外推G棒临界棒位时，反应堆达临界。
由于G棒的微分价值非线性变化，通过图1和(3)式进行线性外推的结果不准确，并且此时反应堆的次临界度较小，极易达到临界状态，因此需要逐步提升G棒逼近临界，保证反应堆的安全性。
在本申请的实施例中，首先将R棒和G棒分别提至对应的预定棒位，向反应堆中快速引入正反应性，减小反应堆的次临界度；然后根据外推临界稀释水量对反应堆芯进行稀释，在稀释的过程中，当第一临界监督值在预设范围内时才进行下一次稀释直至满足稀释终止条件停止稀释；最后，逐步提升G棒，直至反应堆达临界。
具体地，处于临界状态的反应堆，任意时刻堆芯的反应性总和ρ＝0，则任意两个临界状态的反应性变化量Δρ＝0，即有下式：
Δρ燃料+ΔρG棒+ΔρR棒+ΔρB+ΔρXe毒+ΔρSm毒+Δρ功率亏损＝0 (6)
其中，Δρ为停堆前的临界状态和本次外推的临界状态的反应性变化量，不同的角标代表燃料、G棒、R棒、B(硼)、中子毒物Xe(氙)和Sm(钐)和功率分别对应的反应性变化量。
查运行图册得到ΔρG棒、ΔρR棒、ΔρXe毒、ΔρSm毒和Δρ功率亏损，Δρ燃料＝0，将上述的数据代入(6)式，计算得到ΔρB，再根据下述(7)式、(8)式计算外推临界硼浓度Ck。
ΔρB＝αBΔC (7)
ΔC＝Ck-C1 (8)
其中，αB为硼的微分价值，单位为pcm/ppm，C1为反应堆停堆前满功率稳定运行时的硼浓度，Ck为再临界时的硼浓度即外推临界硼浓度，单位均为ppm。
根据(7)式和(8)式，得到外推临界硼浓度Ck的计算公式(9)：
进一步地，根据(9)式确定外推临界稀释水量Vk，
其中，202为反应堆一回路冷却剂体积，单位为m3，外推临界稀释水量的单位也为m3。
根据外推临界硼浓度确定外推临界稀释水量Vk进行稀释，以降低反应堆一回路的硼浓度向反应堆中引入正反应性。具体地，为了安全起见，每次反应性的添加量要小于与外推临界估计值之差额的1/3或1/2，在本申请实施例中，每次实际的稀释水量为理论计算的1/3，分多次进行稀释。
在一种可能的实现方式中，根据外推临界稀释水量进行稀释包括：每进行一次稀释后，等待预设时长，采集实际倒计数率和实际累计稀释水量，利用最近的两组数据根据图1和(2)式进行线性外推，确定新的外推临界稀释水量，作为下一次稀释的依据。在外推临界值时，利用图1和(2)式根据相似三角形法则计算，计算时需要获得两个点的坐标值即两组数据，每一组数据包括(累计稀释水量Vi，倒计数率1/M)，最近的两组数据是指第i次稀释后采集的数据(Vi,1/M)和第i-1次稀释后采集的数据(Vi-1,1/M)。
理想的1/M是一条直线，但是在实际中，稀释的滞后效应、控制棒微分价值的非线性变化和次临界状态下中子通量的非均匀增长等因素都会导致中子计数率M偏离线性增长，导致外推过程是非线性的，从而对外推的准确性产生重要影响，因此需要实时采集实际的数据进行外推的修正，这样才能保证临界过程中的安全性和准确性。
示例性地，外推临界稀释水量为Vk，第一次稀释水量为：第一次稀释后累计稀释水量为：V1＝δV1，第一次稀释后，剩余稀释水量为外推临界稀释水量和累计稀释水量的差值，即：ΔV1＝Vk-V1。则第二次稀释水量为：/>第二次稀释后累计稀释水量为：V2＝V1+δV2，根据图1和(4)式，确定新的外推临界稀释水量Vk，则剩余稀释水量为：ΔV2＝Vk-V2，因此第三次的稀释水量为/>
以此类推，则第i次的稀释水量为：第i次稀释后累计稀释量为：Vi＝Vi-1+δVi，此时根据(4)式计算外推临界稀释水量Vk，剩余稀释水量为ΔVi＝Vk-Vi-1。
在计算外推临界稀释水量时，计算出来的数值可能是包含多位小数的数值，在实际稀释时，很难精确的控制到小数点后每一位，因此可以向下取整进行稀释。例如，计算出的此次理论稀释水量为3.4538，实际的稀释水量可以为3；再例如，计算出此次理论稀释水量为1.9615，实际的稀释水量可以为1.5。
类似地，在稀释过程中，每进行一次稀释后，根据最近的两组数据利用图1和(5)式计算外推临界硼浓度。
应理解，由于硼浓度均匀和中子计数稳定需要一定的时间，在加水稀释后，需要等待预设的时长再进行数据的读取，这样能够提高数据的准确性。示例性地，等待的时长可以为15分钟或者30分钟。
在本申请中，每进行一次稀释后都根据最新实际的数据重新外推得到新的外推临界稀释水量，确定剩余稀释水量后再进行下一次的稀释。1/M在实际中不是一条直线，因此在外推临界的过程中需要使用新的数据来对1/M外推曲线进行修正，这样能够确保反应堆在临界过程中的安全性并且提高达临界的成功率。
在一种可能的实现方式中，计算获得第一临界监督值包括：反推计算理论累计稀释水量进而获得稀释水量监督值；反推计算理论硼浓度进而获得硼浓度监督值；计算剩余提升G棒步数监督值。
示例性地，取稀释起点稳定的实际硼浓度值为C0，针对本次(第i次)稀释，根据当前实际累计稀释水量反推理论硼浓度，理论硼浓度Ci理论的计算公式如下：
硼浓度监督值为实际硼浓度和理论硼浓度的差值的绝对值。
示例性地，针对本次(第i次)稀释，根据稀释起点的实际硼浓度C0和当前实际硼浓度Ci实际反推理论累计稀释水量，理论累计稀释水量Vi理论的计算公式如下：
稀释水量监督值为实际累计稀释水量和理论累计稀释数量的差值的绝对值。
示例性地，针对本次(第i次)稀释，确定剩余稀释水量对应的反应性变化量，进而确定剩余提升G棒步数监督值，其中，剩余稀释水量为外推临界稀释水量和实际累计稀释水量的差值。
第i次稀释后剩余稀释水量为ΔVi，硼浓度为Ci，假设根据ΔVi此数据继续稀释，稀释后的硼浓度为：
则硼浓度的变化量ΔCi为：
ΔCi＝Ci+1-Ci (14)
硼浓度的变化量ΔCi对应的反应性变化量Δρ为：
Δρ＝αBΔCi (15)
应理解，剩余提升G棒步数监督值引起的反应性变化量与剩余稀释水量即硼浓度变化量对应的反应性变化量是相同的，即：
Δρ＝αGΔHi (16)
其中，αG为G棒的微分价值，单位为pcm/步，ΔHi为G棒距离临界棒位相差的步数，即剩余提升G棒步数监督值。
将式(13)、(14)、(15)代入式(16)，计算出ΔHi：
上述公式中用到的实际数据为仪表测量得到的，在读数前，应该等待一段时间例如15分钟或30分钟后再读数进行计算第一临界监督值。第二临界监督值的具体计算方法与第一临界监督值的具体计算方法相同。
在稀释过程中，读取的实际数据是仪表测量得到的，如果仪表出现故障例如水表零点漂移，会导致真正注入反应堆中的稀释水量和仪表测得的稀释水量不同，进而影响稀释的准确性。由于理论稀释水量是根据实际硼浓度反推计算得到的，如果水表出现故障，理论稀释水量会与实际稀释水量有较大的误差，这时可以检查仪表排除故障后再次计算稀释水量监督值，进一步判断是否进行下一次稀释。通过稀释水量监督值可以检测REA010MD(水表)的正确性；通过硼浓度监督值可以检测REN012MG(硼表)的正确性，从而保证稀释过程中反应堆的安全性。
剩余提升G棒步数监督值作为稀释过程中的参考数据，表示此次稀释后，如果不进行下一次的稀释，为了使反应堆达临界需要提升的G棒步数。如果剩余提升G棒步数监督值较小，要提前终止稀释，否则在稀释过程中就会达临界或者临界时G棒棒位较低；如果剩余提升G棒步数监督值很大，即使将G棒提升到堆顶也无法使反应堆达临界，要进行下一次的稀释，在稀释过程中向反应堆中引入足够的正反应性。
综上，在每次稀释后，通过计算临界监督值可以保证稀释过程中的反应堆安全性并且提高一次达临界成功的概率。
图3是本申请实施例提供的一种用于核电厂反应堆外推临界的设备，该设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的方法。
设备可以为平板型计算机、个人终端计算机、服务器等设备。该设备可包括，但不仅限于处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是设备的示例，并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如：设备还应该包括输出显示设备、通信接口等。
示例性地，当该设备为个人终端计算机时，可以利用EXCEL软件设计表格进行外推计算和临界监督值的计算。
例如，在进行外推临界的过程中，设计如下的表格：
表1外推临界硼浓度和临界稀释水量计算表格
其中，外推临界硼浓度利用上述公式(9)进行计算，外推临界稀释水量利用上述公式(10)进行计算。
在稀释的过程中，设计如下表格：
表2外推临界稀释水量计算表格
在表2中，第一列Ni代表稀释的次数，第四列为倒计数率1/M，根据第二列的数据计算得到，第五列外推临界稀释水量根据(4)式计算，第七列理论每次稀释水量为外推临界稀释水量和实际累计稀释水量差值的三分之一，第九列剩余提升G棒步数根据上述公式(17)计算得到。实际累积稀释水量和当前实际硼浓度为操纵员在实际稀释操作过程中读取的仪表的数据。表2可以自动计算得到稀释过程中需要用到的一些数据和剩余提升G棒步数监督值。
再例如，在稀释的过程中，设计如下表格：
/>
表3外推临界硼浓度计算表格
在表3中，外推临界硼浓度根据上述公式(5)计算得到，第七列理论累计稀释水量利用第三列的数据和(12)式计算得到，第八列理论硼浓度根据第六列和(11)式计算得到。表3可以计算得到临界监督值进行监督。
又例如，在逐步提G棒达临界的过程中，设计如下表格：
表4 G棒外推临界计算表格
其中，实际G棒棒位由操纵员记录填入表格中，第五列外推G棒临界棒位根据第三列的数据和上述(3)式计算得到。
当前的反应堆外推临界计算时采用人工计算、人工在坐标纸上描点进行，反应堆操纵员除执行稀释、提棒、监测反应堆物理参数外，过程中还需要记录大量数据、实时描点外推，工作量较大并且有出错的可能。通过上述设计的几个表格，可以自动计算临界过程中需要用到的数据，无需操纵员人工进行外推计算，极大地减轻了操纵员的工作负荷，并且避免了人工计算出错的情况，降低了风险。
同时，利用EXCEL表格还可以直接绘制硼浓度外推临界曲线、G棒棒位外推临界曲线和稀释水量外推临界曲线，如图4、图5和图6所示，无需人工进行描点绘制，大大减轻了反应堆操纵员的工作量。
可选地，该设备也可以是专门用来计算外推临界的智能设备。
在使反应堆达临界的过程中，每改变一种反应性的引入方式，在计算外推临界硼浓度、G棒外推临界棒位和外推临界稀释水量时需要读取新的N0(中子计数)值，并且待该值稳定后再读取。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种用于核电厂反应堆外推临界的控制方法，其特征在于，包括：
根据外推临界稀释水量对反应堆芯进行稀释；
针对本次稀释，计算获得第一临界监督值，若所述第一临界监督值在预设范围内，且未满足稀释终止条件，则对所述反应堆芯进行下一次稀释，所述第一临界监督值包括稀释水量监督值、硼浓度监督值或者剩余提升G棒步数监督值中的至少一者，所述稀释水量监督值为实际累计稀释水量和理论累计稀释水量的差值的绝对值，所述硼浓度监督值为实际硼浓度和理论硼浓度的差值的绝对值，所述剩余提升G棒步数监督值为本次稀释后，使反应堆达临界需要提升的G棒步数；
若所述第一临界监督值在所述预设范围内，且满足稀释终止条件，则停止对所述反应堆芯进行稀释。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释，包括：
针对本次稀释，再次进行计算获得第二临界监督值，若所述第二临界监督值在所述预设范围内，且未满足稀释终止条件，则对所述反应堆芯进行下一次稀释，所述第二临界监督值包括所述稀释水量监督值、所述硼浓度监督值或者所述剩余提升G棒步数监督值中的至少一者。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释，包括：
针对本次稀释，再次进行计算获得第二临界监督值，若所述第二临界监督值在所述预设范围内，且满足稀释终止条件，停止对所述反应堆芯进行稀释，所述第二临界监督值包括所述稀释水量监督值、所述硼浓度监督值或者所述剩余提升G棒步数监督值中的至少一者。
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述若所述第一临界监督值不在所述预设范围内，判断是否对所述反应堆芯进行下一次稀释，包括：
针对本次稀释，再次进行计算获得第二临界监督值，若所述第二临界监督值仍然不在所述预设范围内，停止对所述反应堆芯进行稀释，所述第二临界监督值包括所述稀释水量监督值、所述硼浓度监督值或者所述剩余提升G棒步数监督值中的至少一者。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述根据外推临界稀释水量进行稀释前，所述控制方法还包括：
进行提棒操作，将R棒和G棒分别提至对应的预定棒位。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述停止对所述反应堆芯进行稀释后，所述控制方法还包括：
逐步提升G棒，直至反应堆达临界。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述稀释终止条件包括：1/M小于预设阈值，其中，1/M为倒计数率。
9.一种用于核电厂反应堆外推临界的设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。
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