CN114242280B - 反应堆反应性测量方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本公开提出了一种反应堆反应性测量方法、装置、设备及存储介质，涉及核反应堆技术领域，具体实现方案为：反应堆在超临界状态下，堆芯中子以指数规律增长。获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数；对多个计数率计数进行自然对数处理，以确定增长率参数；基于获得的增长率参数与反应堆倍增周期的关系，确定与增长率参数对应的目标反应堆倍增周期；根据反应堆倍增周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。由此，通过采集源量程计数，对源量程计数进行对数处理，较精确的得到反应堆的周期，从而得到反应堆的反应性值，提高了周期测量的稳定性，而且可以通过较短时间的数据可得出堆芯稳定的周期，减少了测量时间。

Description

反应堆反应性测量方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本公开涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种反应堆反应性测量方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
高温气冷堆在完成燃料装载后，需要进行启动反应堆物理试验，这些试验项目包括氦气气氛下首次临界试验、多普勒发热点功率确定试验、控制棒反应性价值测量试验等等。通过完成这些试验项目可以验证反应堆堆芯设计的正确性，为反应堆运行提供运行参数。而以上这些试验的主要手段都是通过测量高温气冷堆堆芯的反应性来完成的。
压水堆核电厂反应堆启动物理试验的反应性测量可以通过取功率量程电流信号，与反应性仪相连接，进而直接得出堆芯反应性值，而通过改造获取功率量程电流信号以获取反应性仪测量堆芯反应性值对于高温气冷堆目前的设计来说是不可行的。因而，如何有效、精确地获取高温气冷堆的反应性，是当前亟需解决的问题。
发明内容
本公开提供了一种反应堆反应性测量方法、装置、设备以及存储介质。
根据本公开的一方面，提供了一种反应堆反应性测量方法，包括：
获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数；
对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数；
基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期；
根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。
根据本公开的第二方面，提供了一种反应堆反应性测量装置，包括：
获取模块，用于获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数；
第一确定模块，用于对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数；
第二确定模块，用于基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期；
第三确定模块，用于根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。
本公开第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如本申请第一方面实施例提出的方法。
本公开第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请第一方面实施例提出的方法。
本公开第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行本公开第一方面实施例提出的方法。
本公开实施例中，首先获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数，对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数，然后基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期，之后根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。由此，通过采集源量程计数，对源量程计数进行对数处理，较精确的得到反应堆的周期，从而得到反应堆的反应性值，不仅提高了周期测量的稳定性，而且可以通过较短时间的数据可得出堆芯稳定的周期，减少了测量时间，进而能够精确的获得高温气冷堆的反应性值。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
图1为本公开一实施例所提供的一种反应堆反应性测量方法的流程示意图；
图2为本公开一实施例所提供的另一种反应堆反应性测量方法的流程示意图；
图3为本公开一实施例所提供的一种反应堆反应性测量方法的源量程计数率计数随时间的变化的曲线图；
图4为本公开一实施例所提供的一种反应堆反应性测量方法的源量程计数对数数据曲线图；
图5为本公开一实施例所提供的反应堆反应性测量装置的结构框图；
图6是用来实现本公开实施例的反应堆反应性测量方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本公开提供的一种反应堆反应性测量方法，该方法可以由本公开提供的一种反应堆反应性测量装置执行，也可以由本公开提供的电子设备执行，其中，电子设备可以为终端设备，比如用户设备、移动设备、用户终端等，在此不进行限定。
下面结合参考附图对本公开提供的反应堆反应性测量方法、装置、计算机设备及存储介质进行详细描述。
图1是根据本公开一实施例的一种反应堆反应性测量方法的流程示意图。
如图1所示，该反应堆反应性测量方法可以包括以下步骤：
步骤101，获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数。
具体的，可以在核反应堆的水泥屏蔽层布置源量程探测器，反应堆在临界逼近过程中和零功率状态用于监测堆芯中子通量的变化。可以理解的是，堆芯中子通量越高，向反应堆四周泄露的中子越多，因而源量程探测器的计数率计数越高。
其中，上述多个计数率计数可以为与连续时间段对应的一组计数率计数。
可选的，可以在气冷反应堆的堆芯压力容器外安装源量程探测器A和B，以测量反应堆的泄露中子。
其中，连续时间段可以包含多个连续的时间点，其可以至少包含当前为源量程计数率计数变化的一个稳定的周期，在此不进行限定。
可以理解的是，由于源量程探测器对气冷反应堆泄露中子的计数率计数与堆芯的中子通量成正比，因而通过该组计数率计数可以确定堆芯的中子通量的变化。
步骤102，对多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数。
其中，目标增长率参数可以用于计算反应堆的周期，其可以为反应堆倍增周期或者反应堆自然对数周期，在此不进行限定。
可选的，可以对多个计数率计数进行自然对数处理，以确定对应的多个源量程对数值，进而根据多个源量程对数值以及与多个源量程对数值对应的多个时间点，确定目标增长率参数。
具体的，可以首先建立连续周期内多个计数率计数随时间变化的曲线，该曲线是一个计数率计数随时间变化波动较大的曲线，如图3所示。
为了提高周期测量的稳定性，克服源量程探测器测得的计数率计数随时间波动较大的这一影响，可以对各个计数率计数进行自然对数处理，进而可以据此生成源量程对数值随时间变化的曲线，如图4所示。
可以发现，在图4的前半部分，源量程对数值随时间变化可以近似为线性增长的直线，也即本公开中，可以通过根据多个源量程对数值以及与多个源量程对数值对应的多个时间点，拟合源量程对数值在稳定周期的线性增长直线，进而可以将该直线的斜率作为目标增长率参数。
步骤103，基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与目标增长率参数对应的目标反应堆周期。
可选的，可以首先确定当前反应堆周期的类型，比如反应堆倍增周期或者反应堆自然对数周期，在此不进行限定，进而之后根据预设的增长率参数与当前类型的反应堆周期的关系，确定与目标增长率参数对应的目标反应堆周期。
具体的，在反应堆周期为反应堆倍增周期的情况下，可以通过以下公式计算目标反应堆倍增周期：
T1/2＝ln 2/λ
其中，T1/2为反应堆倍增周期，λ也即为预设的增长率参数。通过上述公式可以知道预设的增长率参数与反应堆倍增周期的关系。
步骤104，根据反应堆倍增周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。
具体的，可以通过中子动力学方程，确定当前气冷堆的目标反应性值。
需要说明的是，以反应堆周期为例，也即反应堆的稳定e周期，本公开中，可以首先确定多个反应堆周期与反应性值的映射关系，进而可以根据插值法确定当前气冷堆对应的目标反应性值。
可选的，反应堆的反应性ρ计算公式可以为：
Figure BDA0003360434960000041
其中Λ为瞬发中子的平均代时间，T为反应堆的稳定e周期，βjeff为第j组缓发中子的有效份额，λj为第j组缓发中子先驱核的衰变常数。
需要说明的是，缓发中子在反应堆动力学响应过程中起着重要作用，缓发中子是在裂变发生之后不久由那些被称为先驱核的裂变产物释放出来的。与瞬发中子相比，缓发中子的能量较低。
可选的.可以确定以下反应堆e周期与反应性的对应表：
Figure BDA0003360434960000042
进一步地，可以根据插值法快速确定当前反应堆e周期对应的反应性值。需要说明的是，可以根据反应堆周期的类型，确定与该反应堆周期类型对应的映射关系表，进而确定对应的反应性值，在此不进行限定。
本公开实施例中，首先获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数，对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数，然后基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期，之后根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。由此，通过采集源量程计数，对源量程计数进行对数处理，较精确的得到反应堆的周期，从而得到反应堆的反应性值，不仅提高了周期测量的稳定性，而且可以通过较短时间的数据可得出堆芯稳定的周期，减少了测量时间，进而能够精确的获得高温气冷堆的反应性值。
图2是根据本公开一实施例的又一种反应堆反应性测量方法的流程示意图。
如图2所示，该反应堆反应性测量方法可以包括以下步骤：
步骤201，获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数。
步骤202，对多个计数率计数进行自然对数处理，以确定对应的多个源量程对数值。
需要说明的是，步骤201、202的具体实现方式可以参照上述实施例，在此不进行赘述。
步骤203，基于多个源量程对数值以及与多个源量程对数值对应的多个时间点，拟合目标源量程计数信号线。
如图4所示，图4示出了一种源量程计数对数数据曲线图，在曲线的前半部分，由于堆芯棒位不动，因而堆芯反应性恒定，源量程计数指数信号呈线性增长，而之后由于后半部分控制棒的干预下，源量程指数信号线性增长的斜率变小。可以理解的是，源量程计数在进行对数处理后随时间变化是一条斜线，因而可以直观的周期显示。
其中，目标源量程计数信号线可以用于计算堆芯稳定的周期，可以减少测量的时间。
步骤204，根据目标源量程计数信号线的斜率，确定目标增长率参数。
如图4，由于在控制棒不动的时间范围内，是一条斜率为λ＝0.005789(1/s)的直线，因而可以将目标增长率参数确定为0.005789。
步骤205，基于中子动力学方程，确定当前类型的反应堆周期与反应性值的对应关系表，其中，对应关系表包含多个反应堆周期与多个反应性值之间的映射关系。
其中，反应堆周期可以为反应堆内中子密度变化n倍所需要的时间，比如可以为反应堆倍增周期，也即反应堆中子注量率按指数规律变化1倍所需的时间。
需要说明的是，可以预先根据中子动力学方程，生成一个反应堆周期与反应性值的对应关系表，然后即可通过快速插值确定与目标反应堆周期对应的气冷堆的目标反应性值。如上述实施例所示，在反应堆稳定e周期为1s的情况下，可以确定反应性值为458.8pcm。
步骤206，基于预设的对应关系表，确定与目标反应堆周期对应的气冷堆的目标反应性值。
需要说明的是，如上述步骤所示，可以预先构建一个对应关系表，以存储反应堆周期对应的气冷堆的目标反应性值，以及启动率等等，从而该装置可以根据当前的反应堆周期，比如T＝172.7s，确定当前对应的目标反应性值，在此不进行限定。
本公开实施例中，首先获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数，然后对多个计数率计数进行自然对数处理，以确定对应的多个源量程对数值，之后基于多个源量程对数值以及与多个源量程对数值对应的多个时间点，拟合目标源量程计数信号线，再之后根据目标源量程计数信号线的斜率，确定目标增长率参数，之后基于中子动力学方程，确定当前类型的反应堆周期与反应性值的对应关系表，其中，对应关系表包含多个反应堆周期与多个反应性值之间的映射关系，最后基于预设的对应关系表，确定与目标反应堆周期对应的气冷堆的目标反应性值。由此，通过采集源量程计数，对源量程计数进行对数处理，较精确的得到反应堆的周期，从而得到反应堆的反应性值，不仅提高了周期测量的稳定性，而且可以通过较短时间的数据可得出堆芯稳定的周期，减少了测量时间，进而能够精确的获得高温气冷堆的反应性值，通过建立详细的周期与反应性对应表，可以进行快速插值。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种反应堆反应性测量装置。
图5为本公开实施例所提供的一种反应堆反应性测量装置的结构示意图。
如图5所示，该反应堆反应性测量装置500，包括获取模块510、第一确定模块510、第二确定模块520、以及第三确定模块530。
获取模块510，用于获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数；
第一确定模块520，用于对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数；
第二确定模块530，用于基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期；
第三确定模块540，用于根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。
可选的，所述第一确定模块，包括：
第一确定单元，用于对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定对应的多个源量程对数值；
第二确定单元，用于根据所述多个源量程对数值以及与所述多个源量程对数值对应的多个时间点，确定目标增长率参数。
可选的，所述第二确定单元，具体用于：
基于所述多个源量程对数值以及与所述多个源量程对数值对应的多个时间点，拟合目标源量程计数信号线；
根据所述目标源量程计数信号线的斜率，确定目标增长率参数。
可选的，所述第二确定模块，还用于：
确定所述反应堆周期的类型；
基于中子动力学方程，确定当前类型的所述反应堆周期与反应性值的对应关系表，其中，所述对应关系表包含多个所述反应堆周期与多个所述反应性值之间的映射关系。
可选的，所述第三确定模块，具体用于：
基于预设的对应关系表，确定与所述目标反应堆周期对应的气冷堆的目标反应性值。
本公开实施例中，首先获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数，对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数，然后基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期，之后根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。由此，通过采集源量程计数，对源量程计数进行对数处理，较精确的得到反应堆的周期，从而得到反应堆的反应性值，不仅提高了周期测量的稳定性，而且可以通过较短时间的数据可得出堆芯稳定的周期，减少了测量时间，进而能够精确的获得高温气冷堆的反应性值。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图6示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备600的示意性框图。如图6所示，设备600包括计算单元601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。计算单元601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线606。
设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
计算单元601可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元601的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元601执行上文所描述的各个方法和处理，例如反应堆反应性测量方法。例如，在一些实施例中，反应堆反应性测量方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序加载到RAM 603并由计算单元601执行时，可以执行上文描述的反应堆反应性测量方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行反应堆反应性测量方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
本公开实施例中，首先获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数，对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数，然后基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期，之后根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。由此，通过采集源量程计数，对源量程计数进行对数处理，较精确的得到反应堆的周期，从而得到反应堆的反应性值，不仅提高了周期测量的稳定性，而且可以通过较短时间的数据可得出堆芯稳定的周期，减少了测量时间，进而能够精确的获得高温气冷堆的反应性值。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (12)

1.一种反应堆反应性测量方法，其特征在于，包括：
获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数；
对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定增长率参数；
基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与目标增长率参数对应的目标反应堆周期；
根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数，包括：
对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定对应的多个源量程对数值；
根据所述多个源量程对数值以及与所述多个源量程对数值对应的多个时间点，确定目标增长率参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个源量程对数值以及与所述多个源量程对数值对应的多个时间点，确定目标增长率参数，包括：
基于所述多个源量程对数值以及与所述多个源量程对数值对应的多个时间点，拟合目标源量程计数信号线；
根据所述目标源量程计数信号线的斜率，确定目标增长率参数。
4.根据权利要求1所述的方法，在所述根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值之前，还包括：
基于中子动力学方程，确定当前类型的所述反应堆周期与反应性值的对应关系表，其中，所述对应关系表包含多个所述反应堆周期与多个所述反应性值之间的映射关系。
5.根据权利要求1所述的方法，所述根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值，包括：
基于预设的对应关系表，确定与所述目标反应堆周期对应的气冷堆的目标反应性值。
6.一种反应堆反应性测量装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取连续时间段内气冷反应堆泄露中子的多个计数率计数；
第一确定模块，用于对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定目标增长率参数；
第二确定模块，用于基于预设的增长率参数与反应堆周期的关系，确定与所述目标增长率参数对应的目标反应堆周期；
第三确定模块，用于根据反应堆周期与反应性值之间的映射关系，确定气冷堆的目标反应性值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，包括：
第一确定单元，用于对所述多个计数率计数进行自然对数处理，以确定对应的多个源量程对数值；
第二确定单元，用于根据所述多个源量程对数值以及与所述多个源量程对数值对应的多个时间点，确定目标增长率参数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元，具体用于：
基于所述多个源量程对数值以及与所述多个源量程对数值对应的多个时间点，拟合目标源量程计数信号线；
根据所述目标源量程计数信号线的斜率，确定目标增长率参数。
9.根据权利要求6所述的装置，所述第二确定模块，还用于：
基于中子动力学方程，确定当前类型的所述反应堆周期与反应性值的对应关系表，其中，所述对应关系表包含多个所述反应堆周期与多个所述反应性值之间的映射关系。
10.根据权利要求6所述的装置，所述第三确定模块，具体用于：
基于预设的对应关系表，确定与所述目标反应堆周期对应的气冷堆的目标反应性值。
11.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
12.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-5中任一项所述的方法。
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Assignee: Huaneng Hainan Changjiang Nuclear Power Co.,Ltd.

Assignor: Huaneng Nuclear Energy Technology Research Institute Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023110000136

Denomination of invention: Reactor reactivity measurement methods, devices, equipment, and storage media

Granted publication date: 20230516

License type: Common License

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