CN114783635A - 重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法及装置 - Google Patents

重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法及装置 Download PDF

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吴明亮
周俊杰
黄金光
苏云
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Abstract

本公开属于核电技术领域，具体涉及一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法及装置。本公开通过确定出的模拟露点的变化趋势与实际测得的环隙气体系统露点变化趋势进行比较，在模拟露点的变化区域与实际测得的露点变化趋势相匹配的情况下，可以较为准确的得到当前燃料通道的泄漏率，对于准确监视系统泄漏变化趋势，指导电站安全运行具有非常重要的意义。

Description

重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法及装置
技术领域
本发明属于核电技术领域，具体涉及一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法及装置。
背景技术
重水堆核电机组设有大量燃料通道，每根燃料通道内部有一根压力管，其内部为冷却剂，压力管外部为同心的排管，排管外部为慢化剂，压力管外表面与排管内表面之间形成的环状空间内充满隔热的二氧化碳气体，机组正常运行期间，该二氧化碳气体以50mL/s的流速流动，其露点以约2周的周期缓慢从-40℃上升到-10℃。
当压力管存在泄漏时，压力管内部的冷却剂进入到环隙中，环隙中二氧化碳的露点上升速率加快。如何计算压力管的泄漏率成为亟待解决的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，提供了一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法及装置。
根据本公开实施例的一方面，提供一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法，所述方法包括：
步骤100，确定理想气体的露点和含湿量的对应关系；
步骤101，设置燃料通道泄漏率，根据式一确定模拟含湿量集合，该模拟含湿量集合包括环隙气体系统在预设时长内各个时刻的含湿量；
Figure BDA0003563522230000011
其中，yn为预设时长内第n个时刻的含湿量，预设时长共设置N个时刻，1<n<N，yn+1为第n个时刻下一时刻的含湿量，V为环隙气体系统的体积，L0为燃料通道的本底泄漏率，L1为设置的燃料通道的泄漏率，f为环隙气体系统内气体的流量；
步骤102，根据确定的模拟含湿量集合，采用所述对应关系，确定模拟露点集合；
步骤103，在判断确定的模拟露点集合与实际测量的实际露点集合不匹配的情况下，根据重新设置的不同的燃料通道泄漏率重复步骤101和步骤102，直至判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配；
步骤104，在判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配的情况下，将当前设置的燃料通道泄漏率作为燃料通道泄漏率的计算结果。
在一种可能的实现方式中，步骤100包括：根据理想气体中不同的露点与含湿量的数值对，拟合得到理想气体的露点与含湿量的对应关系。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算装置，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定理想气体的露点和含湿量的对应关系；
第二确定模块，用于设置燃料通道泄漏率，根据式一确定模拟含湿量集合，该模拟含湿量集合包括环隙气体系统在预设时长内各个时刻的含湿量；
Figure BDA0003563522230000021
其中，yn为预设时长内第n个时刻的含湿量，预设时长共设置N个时刻，1<n<N，yn+1为第n个时刻下一时刻的含湿量，V为环隙气体系统的体积，L0为燃料通道的本底泄漏率，L1为设置的燃料通道的泄漏率，f为环隙气体系统内气体的流量；
第三确定模块，用于根据确定的模拟含湿量集合，采用所述对应关系，确定模拟露点集合；
第四确定模块，用于在判断确定的模拟露点集合与实际测量的实际露点集合不匹配的情况下，根据重新设置的不同的燃料通道泄漏率重复第三确定模块和第四确定模块的操作，直至判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配；
第五确定模块，用于在判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配的情况下，将当前设置的燃料通道泄漏率作为燃料通道泄漏率的计算结果。
在一种可能的实现方式中，第一确定模块包括：拟合模块，用于根据理想气体中不同的露点与含湿量的数值对，拟合得到理想气体的露点与含湿量的对应关系。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算装置，所述装置包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行上述的方法。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
本公开的有益效果在于：本公开通过确定出的模拟露点的变化趋势与实际测得的环隙气体系统露点变化趋势进行比较，在模拟露点的变化区域与实际测得的露点变化趋势相匹配的情况下，可以较为准确的得到当前燃料通道的泄漏率，对于准确监视系统泄漏变化趋势，指导电站安全运行具有非常重要的意义。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算装置的框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法的流程图。该方法可以由终端设备执行，例如，终端设备可以为服务器、台式电脑等，本公开实施例对终端设备的类型不做限定。如图1所示，该方法可以包括：
步骤100，确定理想气体的露点和含湿量的对应关系。例如，表1示例性的给出了理想气体露点与含湿量的对应数据。
表1
Figure BDA0003563522230000041
接着，可以根据表1中的各数值进行拟合，可以得到理想气体露点与含湿量之间变化的对应关系，该对应关系可以用下式表示：
y＝0.00007x3+0.007x2+0.3119x+4.7884。
需要说明的是，可以根据需要选择其他的露点和含湿量的对应数据，例如，选择GB/T5832.2-2016附录数据等，本公开对露点和含湿量的对应关系的数据不做限定，此外，也可以根据需要选择不同类型的函数模型来表示露点和含湿量的对应关系，本公开对具体的函数类型和参数形式亦不做限定，只要相关数据和/或模型能够体现露点和含湿量的对应关系即可。
步骤101，设置燃料通道泄漏率，根据式一确定模拟含湿量集合，该模拟含湿量集合包括环隙气体系统在预设时长内各个时刻的含湿量；
Figure BDA0003563522230000051
其中，yn为预设时长内第n个时刻的含湿量，预设时长共设置N个时刻，1<n<N，yn+1为第n个时刻下一时刻的含湿量，V为环隙气体系统的体积，L0为燃料通道的本底泄漏率，L1为设置的燃料通道的泄漏率，f为环隙气体系统内气体的流量。
在本公开中，预设时长内各时刻之间的间隔可以根据需要设置(例如1小时)，本公开在此不做限定。
例如，可以根据经验值设定初始的含湿量y1，并根据式一迭代计算，得到模拟含湿量集合(y1，y2，y3，……yN-2，yN-1，yN)。
步骤102，根据确定的模拟含湿量集合，采用所述对应关系，确定模拟露点集合。接上例，可以根据(y1，y2，y3，……yN-2，yN-1，yN)，采用对应关系进行计算，得到模拟露点集合(x1，x2，x3，……xN-2，xN-1，xN)。
步骤103，在判断确定的模拟露点集合与实际测量的实际露点集合不匹配的情况下，可以重新设置一个不同的燃料通道泄漏率，并根据重新设置的泄漏率重复步骤101和步骤102，直至判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配；
在判断确定的模拟露点集合与实际测量的实际露点集合是否匹配时，可以判断模拟露点集合与实际测量得到的露点集合之间相似度，在相似度达到预设阈值(例如95％)时，则可以判断模拟露点集合与实际测量得到的露点集合之间相匹配；也可以根据模拟露点集合绘制模拟曲线，根据实际测量得到的露点集合绘制实际曲线，并对比模拟曲线与实际曲线之间的重合度，在重合度符合预设要求时，则可以判断模拟露点集合与实际测量得到的露点集合之间相匹配，需要说明的是，本公开对判断模拟露点集合与实际测量得到的露点集合之间相匹配的具体方式不做具体限定。
步骤104，在判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配的情况下，将当前设置的燃料通道泄漏率作为燃料通道泄漏率的计算结果。
本公开通过确定出的模拟露点的变化趋势与实际测得的环隙气体系统露点变化趋势进行比较，在模拟露点的变化区域与实际测得的露点变化趋势相匹配的情况下，可以较为准确的计算出当前燃料通道的泄漏率，对于准确监视系统泄漏变化趋势，指导电站安全运行具有非常重要的意义。
在一种可能的实现方式中，环隙气体系统的容积可以表示为堆芯燃料通道环状空间管道的容积，以及堆芯部分外输气管道、气体汇集箱的容积之和。
在一种可能的实现方式中，考虑堆芯部分气体的温度较高，而系统露点仪所处位置的温度接近室温，所以将堆芯部分所容纳的气体根据理想气体方程进行换算，可以更准确的得到泄漏率的计算结果。
可以将压力管外表面沿轴向方向最高温度和最低温度的平均值作为压力管外表面的温度，并将压力管外表面的温度与排管内表面温度的平均至作为燃料通道内气体的温度。
根据燃料通道内气体的温度，系统露点仪所处环境的温度，采用理想气体方程进行归一化处理，得到系统露点仪所处环境温度下燃料通道内的气体体积。
例如，堆芯燃料通道环隙部分的气体的压力约40kPa，排管内表面温度约69℃，压力管外表面温度沿轴向方向从260℃逐渐上升到310℃,环境温度约30℃。则可以得到燃料通道内气体温度Ta＝[(310+260)/2+69]/2+273＝450K。
归一化为1个大气压，则系统露点仪所处环境温度下燃料通道环隙部分气体的体积为：Va0＝Va*Pa*Ta0/Pa0*Ta。其中，Va为堆芯温度下燃料通道环隙部分气体体积，Pa为堆芯压强，Ta为堆芯温度，Ta0为系统露点仪所处环境温度，Pa0为归一化的大气压(1个大气压)。
在一种可能的实现方式中，提供一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算装置，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定理想气体的露点和含湿量的对应关系；
第二确定模块，用于设置燃料通道泄漏率，根据式一确定模拟含湿量集合，该模拟含湿量集合包括环隙气体系统在预设时长内各个时刻的含湿量；
Figure BDA0003563522230000071
其中，yn为预设时长内第n个时刻的含湿量，预设时长共设置N个时刻，1<n<N，yn+1为第n个时刻下一时刻的含湿量，V为环隙气体系统的体积，L0为燃料通道的本底泄漏率，L1为设置的燃料通道的泄漏率，f为环隙气体系统内气体的流量；
第三确定模块，用于根据确定的模拟含湿量集合，采用所述对应关系，确定模拟露点集合；
第四确定模块，用于在判断确定的模拟露点集合与实际测量的实际露点集合不匹配的情况下，根据重新设置的不同的燃料通道泄漏率重复第三确定模块和第四确定模块的操作，直至判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配；
第五确定模块，用于在判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配的情况下，将当前设置的燃料通道泄漏率作为燃料通道泄漏率的计算结果。
在一种可能的实现方式中，第一确定模块包括：拟合模块，用于根据理想气体中不同的露点与含湿量的数值对，拟合得到理想气体的露点与含湿量的对应关系。
针对上述装置的说明已经在针对上述方法的说明中进行详细阐述，在此不再赘述。
图2是根据一示例性实施例示出的一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算装置的框图。例如，装置1900可以被提供为一服务器。参照图2，装置1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
装置1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。装置1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，MacOS XTM，UnixTM，LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由装置1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (6)

1.一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤100，确定理想气体的露点和含湿量的对应关系；
步骤101，设置燃料通道泄漏率，根据式一确定模拟含湿量集合，该模拟含湿量集合包括环隙气体系统在预设时长内各个时刻的含湿量；
Figure FDA0003563522220000011
其中，yn为预设时长内第n个时刻的含湿量，预设时长共设置N个时刻，1<n<N，yn+1为第n个时刻下一时刻的含湿量，V为环隙气体系统的体积，L0为燃料通道的本底泄漏率，L1为设置的燃料通道的泄漏率，f为环隙气体系统内气体的流量；
步骤102，根据确定的模拟含湿量集合，采用所述对应关系，确定模拟露点集合；
步骤103，在判断确定的模拟露点集合与实际测量的实际露点集合不匹配的情况下，根据重新设置的不同的燃料通道泄漏率重复步骤101和步骤102，直至判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配；
步骤104，在判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配的情况下，将当前设置的燃料通道泄漏率作为燃料通道泄漏率的计算结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤100包括：根据理想气体中不同的露点与含湿量的数值对，拟合得到理想气体的露点与含湿量的对应关系。
3.一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算装置，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定理想气体的露点和含湿量的对应关系；
第二确定模块，用于设置燃料通道泄漏率，根据式一确定模拟含湿量集合，该模拟含湿量集合包括环隙气体系统在预设时长内各个时刻的含湿量；
Figure FDA0003563522220000021
其中，yn为预设时长内第n个时刻的含湿量，预设时长共设置N个时刻，1<n<N，yn+1为第n个时刻下一时刻的含湿量，V为环隙气体系统的体积，L0为燃料通道的本底泄漏率，L1为设置的燃料通道的泄漏率，f为环隙气体系统内气体的流量；
第三确定模块，用于根据确定的模拟含湿量集合，采用所述对应关系，确定模拟露点集合；
第四确定模块，用于在判断确定的模拟露点集合与实际测量的实际露点集合不匹配的情况下，根据重新设置的不同的燃料通道泄漏率重复第三确定模块和第四确定模块的操作，直至判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配；
第五确定模块，用于在判断确定的模拟露点集合与实际测量的露点集合相匹配的情况下，将当前设置的燃料通道泄漏率作为燃料通道泄漏率的计算结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一确定模块包括：拟合模块，用于根据理想气体中不同的露点与含湿量的数值对，拟合得到理想气体的露点与含湿量的对应关系。
5.一种重水堆核电机组燃料通道泄漏率计算装置，其特征在于，所述装置包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1或2所述的方法。
6.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1或2所述的方法。
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