CN115862909A

CN115862909A - 堆芯热工安全准则应用方法、装置、设备、介质及产品

Info

Publication number: CN115862909A
Application number: CN202310109762.4A
Authority: CN
Inventors: 黄彦平; 岳倪娜; 王艳林; 袁德文; 刘文兴; 昝元锋; 彭传新; 曹念
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2023-02-14
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2043-02-14
Also published as: CN115862909B

Abstract

本申请公开了一种堆芯热工安全准则应用方法、装置、设备、介质及产品。该方法包括：获取堆芯的第一热流密度比，所述第一热流密度比为所述堆芯在静止条件下的最小临界热流密度比，获取热流密度比修正系数，利用所述热流密度比修正系数对所述第一热流密度比进行修正，得到第二热流密度比，所述第二热流密度比为所述堆芯在瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，其中，所述瞬变外力场条件由系统运行所处的环境运动条件确定，所述环境运动条件包括升潜条件、倾斜条件和摇摆条件，在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。根据本申请实施例，能够保证热工安全准则适用于瞬变外力场条件下的核反应堆。

Description

堆芯热工安全准则应用方法、装置、设备、介质及产品

技术领域

本申请属于核能科学与工程技术领域，尤其涉及一种堆芯热工安全准则应用方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术

相比常规动力系统，核能动力系统具有功率密度高、经济效益好、续航时间长、清洁、安全等优点，特别适合于需要长期海上航行的舰船和偏远岛屿的供电，传统的核动力商船、核动力破冰船等。

堆芯热工安全准则是核反应堆设计的重要依据，正确应用堆芯热工安全准则，关系到反应堆的安全稳定运行。海洋环境引入的瞬变外力场会影响核反应堆堆芯热工水力特性，从而影响能量的安全输出。因此，传统的路基反应堆上的堆芯热工安全准则的获取方法和使用方法无法适用于瞬变外力场条件下的核反应堆。

发明内容

本申请实施例提供了一种堆芯热工安全准则应用方法、装置、设备、介质及产品，能够解决现有的堆芯热工安全准则无法适用于核能动力系统的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种堆芯热工安全准则应用方法，方法包括：

获取堆芯的第一热流密度比，所述第一热流密度比为所述堆芯在静止条件下的最小临界热流密度比；

获取热流密度比修正系数；

利用所述热流密度比修正系数对所述第一热流密度比进行修正，得到第二热流密度比，所述第二热流密度比为所述堆芯在瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，其中，所述瞬变外力场条件由系统运行所处的环境运动条件确定，所述环境运动条件包括升潜条件、倾斜条件和摇摆条件；

在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。

在一些实施例中，所述获取热流密度比修正系数，包括：

在所述堆芯的运行工况为强迫循环工况的情况下，获取瞬变外力场条件下的热流密度比影响因子；

将所述热流密度比影响因子确定为所述热流密度比修正系数。

在一些实施例中，所述获取瞬变外力场条件下的热流密度比影响因子，包括：

获取第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子，所述第一倾斜影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在倾斜状态下的影响因子，所述第一升潜影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在升潜状态下影响因子，所述第一摇摆影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在摇摆状态下的影响因子；

将所述第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子的乘积确定为所述热流密度比影响因子。

在一些实施例中，所述获取热流密度比修正系数，包括：

在所述堆芯的运行工况为动态自反馈工况的情况下，根据第一宏观影响因子和第一微观影响因子中的至少一项确定所述热流密度比修正系数，第一宏观影响因子用于表征瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况，第一微观影响因子用于表征相同核动力系统参数下瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况。

在一些实施例中，所述根据第一宏观影响因子和第一微观影响因子中的至少一项确定所述热流密度比修正系数之前，所述方法还包括：

获取所述堆芯的至少一个第一变化幅值，所述第一变化幅值为核反应堆系统物理和热工状态相同时，瞬变外力场对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度相对于静止条件对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度的变化幅值；

将所述至少一个第一变化幅值中的最小值确定为第一宏观影响因子。

获取所述堆芯的至少一个第一临界热流密度，所述第一临界热流密度为瞬变外力场条件下所述堆芯在沸腾临界点时热流密度；

获取所述堆芯的至少一个第二临界热流密度，所述第二临界热流密度为静止条件下所述堆芯在沸腾临界点时热流密度；

计算各第一临界热流密度分别相对堆芯进出口参数相同的第二临界热流密度的比值；

将所述比值中的最小值确定为所述第一微观影响因子。

在一些实施例中，所述在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则之前，所述方法还包括：

获取所述堆芯中最热通道的第一出口含汽率；

获取第二阈值和瞬变外力场条件下的堆芯界限含汽率修正系数，所述第二阈值为所述堆芯在静止条件下通道含汽率的临界值；

利用所述堆芯界限含汽率修正系数对所述第二阈值进行修正，得到第三阈值，所述第三阈值为所述堆芯在瞬变外力场条件下通道含汽率的临界值；

所述在所述热流密度比修正值大于或等于第一阈值的情况下，将所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则，包括：

在所述热流密度比修正值小于第一阈值，并且所述第一出口含汽率小于或等于第三阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。

在一些实施例中，所述获取堆芯界限含汽率修正系数，包括：

获取所述堆芯的至少一个第二出口含汽率，所述第二出口含汽率为瞬变外力场条件下所述堆芯的通道发生流动失稳的出口含汽率；

获取所述堆芯的至少一个第三出口含汽率，所述第三出口含汽率为静止条件下所述堆芯的通道发生流动失稳的出口含汽率；

计算各第二出口含汽率分别相对核动力系统参数相同的第三出口含汽率的比值；

将所述比值中的最小值确定为堆芯界限含汽率修正系数。

第二方面，本申请实施例提供一种堆芯热工安全准则应用装置，装置包括：

第一获取模块，用于获取堆芯的第一热流密度比，所述第一热流密度比为所述堆芯在静止条件下的最小临界热流密度比；

第二获取模块，用于获取热流密度比修正系数；

第一修正模块，用于利用所述热流密度比修正系数对所述第一热流密度比进行修正，得到第二热流密度比，所述第二热流密度比为所述堆芯在瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，其中，所述瞬变外力场条件由系统运行所处的环境运动条件确定，所述环境运动条件包括升潜条件、倾斜条件和摇摆条件；

应用模块，用于在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。

第三方面，本申请实施例提供了一种堆芯热工安全准则应用设备，设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

处理器执行计算机程序指令时实现如上的堆芯热工安全准则应用方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如上的堆芯热工安全准则应用方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上的堆芯热工安全准则应用方法。

在本申请中，通过对静止条件下的最小临界热流密度比进行修正，来得到瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，并基于修正得到的瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比确定堆芯热工安全准则，如此一来，能够保证堆芯热工安全准则既能够适应静止条件，又能够适应瞬变外力场条件。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的堆芯热工安全准则应用方法的流程示意图；

图2是本申请一实施例提供的堆芯热工安全准则应用设备的硬件结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的堆芯热工安全准则应用装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

为了解决上述问题，本申请把瞬变外力场对核能动力系统的影响纳入考虑，并且同时考虑了强迫循环工况和动态自反馈工况两种运行工况，以及瞬变外力场条件和静止条件两种运行条件，来设计热工安全准则，从而使得热工安全准则具有较强的通用性。

具体地，为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种堆芯热工安全准则应用方法、装置、设备、介质及产品。下面首先对本申请实施例所提供的堆芯热工安全准则应用方法进行介绍。

图1示出了本申请一个实施例提供的堆芯热工安全准则应用方法的流程示意图。该方法包括以下步骤：

S110，获取堆芯的第一热流密度比，所述第一热流密度比为所述堆芯在静止条件下的最小临界热流密度比。

在本实施例中，为了保证核反应堆的安全，使得堆芯的燃料元件表面不发生沸腾，在设计中总是要求核燃料元件表面的最大热流密度小于临界热流密度，即冷却剂带走的热量比核燃料释放的热量大，以防止堆芯过热融化。因此引入临界热流密度比这个概念。

第一热流密度比为所述堆芯在静止条件下的最小临界热流密度比，临界热流密度比的计算公式可以是：

其中，DNBR为临界热流密度比，q_CHF0是静止条件下轴向均匀的临界热流密度，W/m²；F_s是轴向非均匀因子；q_LOC是实际的该处的热流密度，K是热流密度比影响因子。

在计算得到堆芯上各位置的临界热流密度比之后，选取其中的最小值作为最小临界热流密度比，即DNBR_min。

此外，由于堆芯在静止条件下不受海洋条件的影响，因此静止条件下K=1，那么静止条件下的临界热流密度比的计算公式为：

其中，DNBR为临界热流密度比，q_CHF0是静止条件下轴向均匀的临界热流密度，W/m²；F_s是轴向非均匀因子；q_LOC是实际的该处的热流密度。

在计算得到堆芯上静止条件下各位置的临界热流密度比之后，选取其中的最小值作为静止条件下的最小临界热流密度比，即DNBR_min,j。

S120，获取热流密度比修正系数。

在本实施例中，热流密度比修正系数用来对静止条件下的最小临界热流密度比进行修正，热流密度比修正系数可以和热流密度比影响因子相关，也可以和第一宏观影响因子和第一微观影响因子相关。

S130，利用所述热流密度比修正系数对所述第一热流密度比进行修正，得到第二热流密度比，所述第二热流密度比为所述堆芯在瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，其中，所述瞬变外力场条件由系统运行所处的环境运动条件确定，所述环境运动条件包括升潜条件、倾斜条件和摇摆条件。

在本实施例中，由于瞬变外力场的条件下的最小临界热流密度比难以直接获取，因此可以通过对第一热流密度比进行修正的方式得到。因此堆芯热工设计时的安全准则中的沸腾临界条件可以由DNBR_min≥C转换为DNBR_min,j/R≥C。

其中，DNBR_min为最小临界热流密度比，DNBR_min,j为静止条件下的最小临界热流密度比，即第一热流密度比，R为热流密度比修正系数，C为第一阈值。

此外，瞬变外力场条件可以为升潜条件、倾斜条件、摇摆条件这三种典型条件的任一种，或是以上三种典型条件中任意两种耦合，以及以上三种典型条件相耦合的条件。

S140，在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。

在本实施例中，第一阈值为提前设置的规定值，在修正后的第二热流密度比大于或等于第一阈值的情况下，能够保证燃料元件表面不会发生沸腾，因此在第二热流密度比小于第一阈值的情况下，燃料元件表面可能发生沸腾；因此需要当前堆芯的热流密度比满足强迫循环工况和动态自反馈工况两种工况下，瞬变外力场条件和静止条件两种运行条件下的堆芯热工安全准则。

本申请通过对静止条件下的最小临界热流密度比进行修正，来得到瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，并基于修正得到的瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比确定堆芯热工安全准则，如此一来，能够保证堆芯热工安全准则既能够适应静止条件，又能够适应瞬变外力场条件。

作为一个可选实施例，为了提升热流密度比修正系数的准确性，上述S120，可以包括：

S210，在所述堆芯的运行工况为强迫循环工况的情况下，获取瞬变外力场条件下的热流密度比影响因子；

S220，将所述热流密度比影响因子确定为所述热流密度比修正系数。

在本实施例中，在堆芯的运行工况为强迫循环工况的情况下，热流密度比修正系数和热流密度比影响因子相关，热流密度比影响因子来自堆芯的外部条件对堆芯中热流密度比的影响，例如，热流密度比影响因子可以来自海洋条件对堆芯热流密度比的影响。如此一来，热流密度比修正系数的设计考虑到了环境对堆芯的影响，提升了热流密度比修正系数的准确性。

作为一个可选实施例，上述S210，可以包括：

S310，获取第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子，所述第一倾斜影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在倾斜状态下的影响因子，所述第一升潜影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在升潜状态下影响因子，所述第一摇摆影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在摇摆状态下的影响因子；

S320，将所述第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子的乘积确定为所述热流密度比影响因子。

在本实施例中，热流密度比影响因子分别和第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子以及第一摇摆影响因子相关，因此可以获取第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子，并根据第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子的乘积确定为热流密度比影响因子。第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子均需要通过大量瞬变外力场条件的强迫循环工况下的沸腾临界实验求得。其中，第一倾斜影响因子为堆芯在沸腾临界点且堆芯在倾斜状态下的影响因子，所述第一升潜影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在升潜状态下影响因子，所述第一摇摆影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在摇摆状态下的影响因子。

作为一个可选实施例，为了保证热流密度比修正系数的准确性，上述S120，可以包括：

S410，在所述堆芯的运行工况为动态自反馈工况的情况下，根据第一宏观影响因子和第一微观影响因子中的至少一项确定所述热流密度比修正系数，第一宏观影响因子用于表征瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况，第一微观影响因子用于表征相同核动力系统参数下瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况。

在本实施例中，在堆芯的运行工况为动态自反馈工况的情况下，热流密度比修正系数与第一宏观影响因子和第一微观影响因子中的至少一项相关，第一宏观影响因子为动态自反馈工况下的宏观影响因子，用于表征瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况；第一微观影响因子为动态自反馈工况下的微观影响因子，用于表征相同核动力系统参数下，瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况。核动力系统参数可以包括系统的流量、含汽率和压力。

在一实施例中，核能动力系统应用在海洋条件下，当核能动力系统中设计的程序中自带了海洋运动附加力模型时，不需要考虑海洋条件对系统参数的影响，因此只需要对微观上海洋条件的影响进行修正，即：

R=K_m

其中，R为热流密度比修正系数，K_m为第一微观影响因子。

当核能动力系统中设计的程序为针对静止条件的计算程序，又无法证明设计对象受海洋条件影响时系统流速响应比本实验回路更稳定时，需要在宏观和微观上对海洋条件的影响同时进行修正，即：

R=K_f×K_m

其中，R为热流密度比修正系数，K_m为第一微观影响因子，K_f为第一宏观影响因子。

通过上述的计算方式，考虑到了不同情况下环境对热流密度比修正系数在宏观上和微观上的影响，保证了热流密度比修正系数的准确性。

作为一个可选实施例，上述S410之前，还可以包括：

S510，获取所述堆芯的至少一个第一变化幅值，所述第一变化幅值为核反应堆系统物理和热工状态相同时，瞬变外力场对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度相对于静止条件对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度的变化幅值；

S520，将所述至少一个第一变化幅值中的最小值确定为第一宏观影响因子。

在本实施例中，第一宏观影响因子的计算公式为：

其中，G为静止条件下核反应堆的任一回路系统流量，G’为瞬变外力场条件下核反应堆与G相同的回路系统流量，K_f为第一宏观影响因子，q_c(G’)为瞬变外力场对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度，q_c(G)为静止条件对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度。

而又有：

q_c(x)=f(G,x,p)

其中，f(G,x,p)为与流量、含汽率、压力相关的静止条件下的沸腾临界点时的热流密度实验关系式，G、x、p分别为关系式中堆芯在沸腾临界点时的一组流量、含汽率、压力的关系。

作为一个可选实施例，上述S410之前，还可以包括：

S610，获取所述堆芯的至少一个第一临界热流密度，所述第一临界热流密度为瞬变外力场条件下所述堆芯在沸腾临界点时热流密度；

S620，获取所述堆芯的至少一个第二临界热流密度，所述第二临界热流密度为静止条件下所述堆芯在沸腾临界点时热流密度；

S630，计算各第一临界热流密度分别相对堆芯进出口参数相同的第二临界热流密度的比值；

S640，将所述比值中的最小值确定为所述第一微观影响因子。

在本实施例中，第一微观影响因子的计算公式为:

其中，G’为瞬变外力场条件下核反应堆的任一回路系统流量，K_m为第一微观影响因子。

而又有：

q_c(x)=f(G,x,p)

q_ocean，c(x)=f_ocean(G,x,p)

其中，f(G,x,p)为与流量、含汽率、压力相关的静止条件下的沸腾临界点时的热流密度实验关系式，focean(G,x,p)为与流量、含汽率、压力相关的瞬变外力场条件下的沸腾临界点时的热流密度实验关系式，G、x、p分别为关系式中堆芯在沸腾临界点时的一组流量、含汽率、压力的关系。

作为一个可选实施例，为了保证堆芯热工安全准则的普适性，上述S140之前，还可以包括：

S710，获取所述堆芯中最热通道的第一出口含汽率；

S720，获取第二阈值和瞬变外力场条件下的堆芯界限含汽率修正系数，所述第二阈值为所述堆芯在静止条件下通道含汽率的临界值；

S730，利用所述堆芯界限含汽率修正系数对所述第二阈值进行修正，得到第三阈值，所述第三阈值为所述堆芯在瞬变外力场条件下通道含汽率的临界值；

上述S140，可以包括：

S740，在所述热流密度比修正值小于第一阈值，并且所述第一出口含汽率小于或等于第三阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。

在本实施例中，热工安全准则中除了需要保证堆芯的燃料原件表面不发生沸腾，还需要保证堆芯中不发生流动不稳定性的情况。在堆芯中所有通道的出口含汽率小于或等于第三阈值的情况下，可以确定堆芯中不会发生不稳定的情况。

首先，可以获取堆芯中最热通道的第一出口含汽率，然后获取堆芯在静止条件下通道含汽率的临界值，即第二阈值；但由于第二阈值仅仅是静止条件下的阈值。在进一步考虑到瞬变外力场条件时，需要引入堆芯界限含汽率修正系数，堆芯界限含汽率修正系数可以对第二阈值进行修正，得到瞬变外力场条件下通道含汽率的临界值，即第三阈值，然后将第三阈值核第一出口含汽率进行比较。

在一实施例中，堆芯中不发生流动不稳定性的条件为：

x_out≤x_e

其中，x_out为堆芯中最热通道的第一出口含汽率，x_e为第三阈值；

进一步的，存在：

x_e=x_e，j×f

其中，x_e为第三阈值,x_e,j为静止条件下的第二阈值,f为堆芯界限含汽率修正系数。

综合热工安全准则进行考虑，可以得知，在热流密度比修正值大于或等于第一阈值，并且第一出口含汽率小于或等于第三阈值的情况下，可以保证静止条件下和瞬变外力场条件下，将当前堆芯热工安全准则应用于核能动力系统，堆芯原件表面既不会发生沸腾，堆芯中各通道内也不会发生流动不稳定的情况，从而保证了堆芯热工安全准则的普适性。

作为一个可选实施例，上述S720，可以包括：

S810，获取所述堆芯的至少一个第二出口含汽率，所述第二出口含汽率为瞬变外力场条件下所述堆芯的通道发生流动失稳的出口含汽率；

S820，获取所述堆芯的至少一个第三出口含汽率，所述第三出口含汽率为静止条件下所述堆芯的通道发生流动失稳的出口含汽率；

S830，计算各第二出口含汽率分别相对核动力系统参数相同的第三出口含汽率的比值；

S840，将所述比值中的最小值确定为堆芯界限含汽率修正系数。

在本实施例中，第二出口含汽率为瞬变外力场条件下堆芯的通道恰好发生流动失稳的出口含汽率，第三出口含汽率为静止条件下所述堆芯的通道恰好发生流动失稳的出口含汽率，可以通过计算相同核动力系统参数的条件下，第二出口含汽率和第三出口含汽率的比值，并取比值的最小值作为含汽率修正系数。

在一实施例中，堆芯界限含汽率修正系数的计算公式为：

其中，G为流量，p为压力，x_ocean,out(G,p)是指瞬变外力场条件下流量、压力分别为G、p的运行工况发生流动失稳时的出口含汽率，x_out(G,p)是指静止条件下流量、压力分别为G、p的运行工况发生流动失稳时的出口含汽率，f为堆芯界限含汽率修正系数。

此外，在计算得到核反应堆强迫循环工况条件下的符合要求的最小沸腾临界比和堆芯出口含汽率之后，再结合最大进出口温差和二回路蒸汽口压力，与上述的两大热工安全限值，以及进出口温差限值和二回路蒸汽压力限值进行比较，即可以判断是否满足四大安全准则，若不满足四大安全准则，则对应调整设计参数，直至满足上述的四大安全准则。

在一实施例中，可以通过瞬变外力场核反应堆计算分析软件，根据核反应堆的结构、初始条件、边界条件建立核能动力系统动态自反馈运行工况的计算模型，从初始工况开始，采用台阶式功率逼近法逐渐升功率，每次升功率的台阶为小于1%功率，升功率的间隔大小Δt要保证在Δt时间内系统流量和进出口温度基本不再变化，随着功率的升高，反应堆将逐渐突破四大安全准则限值，当第一次突破设计准则时，此时的堆芯功率为核反应堆设计功率的限值。

基于上述实施例提供的堆芯热工安全准则应用方法，相应地，本申请还提供了堆芯热工安全准则应用装置的具体实现方式。请参见以下实施例。

首先参见图2，本申请实施例提供的堆芯热工安全准则应用装置200包括以下模块：

第一获取模块201，用于获取堆芯的第一热流密度比，所述第一热流密度比为所述堆芯在静止条件下的最小临界热流密度比；

第二获取模块202，用于获取热流密度比修正系数；

第一修正模块203，用于利用所述热流密度比修正系数对所述第一热流密度比进行修正，得到第二热流密度比，所述第二热流密度比为所述堆芯在瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，其中，所述瞬变外力场条件由系统运行所处的环境运动条件确定，所述环境运动条件包括升潜条件、倾斜条件和摇摆条件；

应用模块204，用于在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。

设备可以通过对静止条件下的最小临界热流密度比进行修正，来得到瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比，并基于修正得到的瞬变外力场条件下的最小临界热流密度比确定堆芯热工安全准则，如此一来，能够保证堆芯热工安全准则既能够适应静止条件，又能够适应瞬变外力场条件。

作为本申请的一种实现方式，为了提升热流密度比修正系数的准确性，上述第二获取模块202还可以包括：

第一获取单元，用于在所述堆芯的运行工况为强迫循环工况的情况下，获取瞬变外力场条件下的热流密度比影响因子；

第一系数确定单元，用于将所述热流密度比影响因子确定为所述热流密度比修正系数。

作为本申请的一种实现方式，上述第一获取单元还可以包括：

生成单元，用于生成所述第一设备的设备指纹和所述第二设备的设备指纹的第一映射关系；

第一因子获取单元，用于获取第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子，所述第一倾斜影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在倾斜状态下的影响因子，所述第一升潜影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在升潜状态下影响因子，所述第一摇摆影响因子为所述堆芯在沸腾临界点且所述堆芯在摇摆状态下的影响因子；

第一因子计算单元，用于将所述第一倾斜影响因子、第一升潜影响因子和第一摇摆影响因子的乘积确定为所述热流密度比影响因子。

作为本申请的一种实现方式，为了保证热流密度比修正系数的准确性，上述第二获取模块202还可以包括：

第二系数确定单元，用于在所述堆芯的运行工况为动态自反馈工况的情况下，根据第一宏观影响因子和第一微观影响因子中的至少一项确定所述热流密度比修正系数，第一宏观影响因子用于表征瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况，第一微观影响因子用于表征相同核动力系统参数下瞬变外力场条件下相对于静止条件下临界热流密度的变化情况。

作为本申请的一种实现方式，上述第二获取模块202还可以包括：

变化幅值获取单元，用于获取所述堆芯的至少一个第一变化幅值，所述第一变化幅值为核反应堆系统物理和热工状态相同时，瞬变外力场对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度相对于静止条件对应的堆芯进出口参数对应的静止堆芯临界热流密度的变化幅值；

宏观因子确定单元，用于将所述至少一个第一变化幅值中的最小值确定为第一宏观影响因子。

第一密度获取单元，用于获取所述堆芯的至少一个第一临界热流密度，所述第一临界热流密度为瞬变外力场条件下所述堆芯在沸腾临界点时热流密度；

第二密度获取单元，用于获取所述堆芯的至少一个第二临界热流密度，所述第二临界热流密度为静止条件下所述堆芯在沸腾临界点时热流密度；

密度比值获取单元，用于计算各第一临界热流密度分别相对堆芯进出口参数相同的第二临界热流密度的比值；

微观因子确定单元，用于将所述比值中的最小值确定为所述第一微观影响因子。

作为本申请的一种实现方式，上述堆芯热工安全准则应用装置200还可以包括：

第三获取模块，用于获取所述堆芯中最热通道的第一出口含汽率；

第四获取模块，用于获取第二阈值和瞬变外力场条件下的堆芯界限含汽率修正系数，所述第二阈值为所述堆芯在静止条件下通道含汽率的临界值；

第二修正模块，用于利用所述堆芯界限含汽率修正系数对所述第二阈值进行修正，得到第三阈值，所述第三阈值为所述堆芯在瞬变外力场条件下通道含汽率的临界值；

应用确定模块，用于在所述热流密度比修正值大于或等于第一阈值，并且所述第一出口含汽率小于或等于第三阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则。

作为本申请的一种实现方式，上述第四获取模块还可以包括：

第一含汽率获取单元，用于获取所述堆芯的至少一个第二出口含汽率，所述第二出口含汽率为瞬变外力场条件下所述堆芯的通道发生流动失稳的出口含汽率；

第二含汽率获取单元，用于获取所述堆芯的至少一个第三出口含汽率，所述第三出口含汽率为静止条件下所述堆芯的通道发生流动失稳的出口含汽率；

含汽率比值计算单元，用于计算各第二出口含汽率分别相对核动力系统参数相同的第三出口含汽率的比值；

含汽率比值确定单元，用于将所述比值中的最小值确定为堆芯界限含汽率修正系数。

本发明实施例提供的堆芯热工安全准则应用装置能够实现上述的方法实施例中的各个步骤，为避免重复，这里不再赘述。

图3示出了本申请实施例提供的堆芯热工安全准则应用设备的硬件结构示意图。

在堆芯热工安全准则应用设备可以包括处理器301以及存储有计算机程序指令的存储器302。

具体地，上述处理器301可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit ，ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器302可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器302可包括硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器302可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器302可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器302是非易失性固态存储器。

存储器可包括只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM），磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形（非暂态）计算机可读存储介质（例如，存储器设备），并且当该软件被执行（例如，由一个或多个处理器）时，其可操作来执行参考根据本公开的一方面的方法所描述的操作。

处理器301通过读取并执行存储器302中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种堆芯热工安全准则应用方法。

在一个示例中，堆芯热工安全准则应用设备还可包括通信接口303和总线310。其中，如图3所示，处理器301、存储器302、通信接口303通过总线310连接并完成相互间的通信。

通信接口303，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线310包括硬件、软件或两者，将堆芯热工安全准则应用设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口（AGP）或其他图形总线、增强工业标准架构（EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HT）互连、工业标准架构（ISA）总线、无限带宽互连、低引脚数（LPC）总线、存储器总线、微信道架构（MCA）总线、外围组件互连（PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（SATA）总线、视频电子标准协会局部（VLB）总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线310可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

该堆芯热工安全准则应用设备可以基于上述实施例，从而实现结合上述的堆芯热工安全准则应用方法和装置。

另外，结合上述实施例中的堆芯热工安全准则应用方法，本申请实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种堆芯热工安全准则应用方法，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，上述计算机可读存储介质可包括非暂态计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等，在此并不限定。

另外，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时可实现前述方法实施例的步骤及相应内容。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM（EROM）、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频（RF）链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本公开的实施例的方法、装置和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，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，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种堆芯热工安全准则应用方法，其特征在于，所述方法包括：

获取热流密度比修正系数；

2.根据权利要求1所述的堆芯热工安全准则应用方法，其特征在于，所述获取热流密度比修正系数，包括：

3.根据权利要求2所述的堆芯热工安全准则应用方法，其特征在于，所述获取瞬变外力场条件下的热流密度比影响因子，包括：

4.根据权利要求1所述的堆芯热工安全准则应用方法，其特征在于，所述获取热流密度比修正系数，包括：

5.根据权利要求4所述的堆芯热工安全准则应用方法，其特征在于，所述根据第一宏观影响因子和第一微观影响因子中的至少一项确定所述热流密度比修正系数之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据第一宏观影响因子和第一微观影响因子中的至少一项确定所述热流密度比修正系数之前，所述方法还包括：

将所述比值中的最小值确定为所述第一微观影响因子。

7.根据权利要求1所述的堆芯热工安全准则应用方法，其特征在于，所述在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则之前，所述方法还包括：

获取所述堆芯中最热通道的第一出口含汽率；

所述在所述第二热流密度比小于第一阈值的情况下，应用堆芯热工安全准则，包括：

8.根据权利要求7所述的堆芯热工安全准则应用方法，其特征在于，所述获取堆芯界限含汽率修正系数，包括：

将所述比值中的最小值确定为堆芯界限含汽率修正系数。

9.一种堆芯热工安全准则应用装置，其特征在于，所述装置包括：

第二获取模块，用于获取热流密度比修正系数；

10.一种堆芯热工安全准则应用设备，其特征在于，所述堆芯热工安全准则应用设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-8中任一项所述的堆芯热工安全准则应用方法。

11.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质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如权利要求1-8中任一项所述的堆芯热工安全准则应用方法。

12.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求 1-8 中任一项所述的堆芯热工安全准则应用方法。