CN115862912A - 一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法 - Google Patents

一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115862912A
CN115862912A CN202310168814.5A CN202310168814A CN115862912A CN 115862912 A CN115862912 A CN 115862912A CN 202310168814 A CN202310168814 A CN 202310168814A CN 115862912 A CN115862912 A CN 115862912A
Authority
CN
China
Prior art keywords
xenon
activity
reactor core
detector channel
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310168814.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115862912B (zh
Inventor
万承辉
何旭东
白家赫
高亦远
曹良志
吴宏春
房何
李载鹏
潘泽飞
朗锡野
刘健
刘敦彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Jiangsu Nuclear Power Corp
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Jiangsu Nuclear Power Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University, Jiangsu Nuclear Power Corp filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202310168814.5A priority Critical patent/CN115862912B/zh
Publication of CN115862912A publication Critical patent/CN115862912A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115862912B publication Critical patent/CN115862912B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

本发明公开一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法:第一,在动态氙条件下实施堆芯功率分布测量试验,获得动态氙状态下的RIC文件;第二,采用堆芯物理分析软件模拟堆芯升功率至平衡氙状态全过程,获得各探测器通道活度计算值的时间规律;第三,基于动态氙状态下的RIC文件,推演获得平衡氙状态下各探测器通道活度的测量值,并输出平衡氙状态下的RIC文件;第四,基于平衡氙状态下的RIC文件和理论库,通过堆芯功率重构软件获得平衡氙状态下堆芯功率分布的测量值。本发明适用于商用压水堆大修阶段的堆芯功率分布测量试验,能避免传统方法等待氙达到平衡再进行堆芯功率分布测量试验所需的时间,极大地缩短商用压水堆大修的主线时间。

Description

一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法
技术领域
本发明涉及商用压水堆堆芯物理试验优化技术领域,具体涉及一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法。
背景技术
为了保障压水堆堆芯燃料组件装载的正确性和堆芯升功率运行的安全性,商用压水堆核电厂在大修期间,会在堆芯指定的功率水平台阶(比如30%、50%、75%)实施堆芯功率分布测量试验,获得堆芯三维功率分布的测量值,并与堆芯程序提前计算得到的堆芯三维功率分布的计算值进行对比验证。在堆芯升功率后,核燃料裂变产生的氙会累积,并且氙浓度在堆芯径向和轴向上发生振荡现象,由此引发堆芯功率分布在径向和轴向上发生振荡现象。因此,传统方法在堆芯升至指定的功率水平台阶后,需要大约24小时等待堆芯的氙浓度分布才能达到平衡状态,然后在平衡氙条件下实施堆芯功率分布测量试验。上述传统方法需要花费大量的时间等待堆芯氙浓度分布达到平衡状态,极大地增加了压水堆核电厂大修后升至满功率运行的时间。
发明内容
针对商用压水堆核电厂大修期间在指定功率水平台阶实施堆芯功率分布测量试验需要长时间等待平衡氙状态的现实问题,本发明提出了一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法,在堆芯升功率后的动态氙条件下实施堆芯功率分布测量试验,而不用等待堆芯达到平衡氙状态,并基于动态氙条件下堆芯功率分布测量试验的测量值推演获得平衡氙条件下堆芯功率分布的测量值,完成压水堆核电厂大修规程要求的堆芯功率分布测量试验。本发明避免了传统方法在堆芯升功率之后等待氙浓度分布达到平衡状态所需的时间,可极大地缩短商用压水堆核电厂大修后升至满功率运行的时间。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法,包括如下步骤:
步骤1:在动态氙条件下实施压水堆堆芯功率分布测量试验,获取动态氙状态下的RIC文件;
RIC文件中储存了以下信息:DCS系统信号和各探测器通道活度测量值,其中DCS系统信号包括热电偶温度、堆芯入口和出口温度、热功率和核功率、一回路压力和流量、硼浓度以及控制棒位;
压水堆堆芯通过升功率操作达到指定功率水平后,记刚升至指定功率水平为零时刻t0,通过维持指定功率水平等待预设时间后堆芯才能达到平衡氙状态,记达到平衡氙状态时刻为t2,堆芯升至指定功率水平后、达到平衡氙状态前均为动态氙状态;在动态氙状态下实施堆芯功率分布测量试验,获得动态氙状态下的RIC文件;将实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻记为t1,对应的动态氙状态下RIC文件中各探测器通道活度测量值记为
Figure SMS_1
步骤2:模拟堆芯升功率至平衡氙状态的全过程,获得各探测器通道活度计算值的时间规律;
根据压水堆升功率的速度,采用堆芯物理分析软件模拟堆芯升功率至指定功率水平且达到平衡氙状态的全过程,获得堆芯内各探测器通道活度计算值随时间的变化规律;根据微型裂变室探测器的测量机理:探测器的活度正比于微型裂变室探测器区域内U-235总裂变率,则第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_2
处活度的计算值
Figure SMS_3
表示为:
Figure SMS_4
公式(1)
式中:
Figure SMS_5
——轴向第j个计算网格的中心高度;
g——表示能群编号索引;
NG——表示总能群数目;
c——是英文calculation的简写,表示计算值的含义,与m表示测量值的含义相对应;
Figure SMS_6
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_7
处第g群中子通量密度的计算值;
Figure SMS_8
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_9
处第g群U-235核素微观裂变截面的计算值;
Figure SMS_10
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_11
处活度的计算值;
通过上述数值模拟,获得实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1和平衡氙状态时刻t2下堆芯内各探测器通道活度的计算值,并在轴向上将活度计算值由计算网格映射到与RIC文件中活度测量值相同的测量网格上,网格映射关系表示为:
Figure SMS_12
公式(2)
式中:
Figure SMS_13
——表示轴向第n个测量网格的中心高度;
Figure SMS_14
——表示轴向第k个计算网格的中心高度;
Figure SMS_15
——表示第i个探测器通道在轴向第n个测量网格中心高度
Figure SMS_16
处活度的计算值;
Figure SMS_17
——表示第i个探测器通道在轴向第k个计算网格中心高度
Figure SMS_18
处活度的计算值;
cj——表示轴向第j个计算网格活度计算值的线性插值系数;
ck——表示轴向第k个计算网格活度计算值的线性插值系数;
将t1时刻和t2时刻经过网格映射处理得到的活度计算值分别记为
Figure SMS_19
Figure SMS_20
Figure SMS_21
Figure SMS_22
的维度均为1×Nact,Nact表示堆芯活性区内轴向测量网格的总数目;
步骤3:推演平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验测量值,并输出平衡氙状态下RIC文件;
压水堆堆芯功率至指定功率水平后,由于堆芯内裂变产物氙在轴向和径向上的振荡现象,将直接影响堆芯三维中子通量密度分布,进而影响探测器通道活度的测量值和计算值;因此,基于实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1和平衡氙状态时刻t2两个时刻下堆芯各探测器通道活度计算值与实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1测量获得的RIC文件,推演获得平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验的测量值;首先,将各探测器通道的活度分解为幅值和形状的乘积,表示为:
Figure SMS_23
公式(3)
式中:
Figure SMS_24
——表示第i个探测器通道活度的轴向分布向量,维度为1×Nact
Figure SMS_25
——表示第i个探测器通道活度的轴向形状向量,维度为1×Nact
Figure SMS_26
——表示第i个探测器通道活度的幅值;
各探测器通道活度幅值和形状向量的计算采用公式(4):
Figure SMS_27
公式(4)
式中:
iz——表示轴向第iz个测量网格的编号;
Figure SMS_28
——表示第i个探测器通道在轴向第iz个测量网格处活度值;
Figure SMS_29
——表示第i个探测器通道在轴向第iz个测量网格处活度的形状向量的值;
根据公式(4)的计算方式:t1时刻动态氙状态下各探测器通道活度测量值在活性区内分解为t1时刻各探测器通道活度测量值的幅值
Figure SMS_30
和t1时刻各探测器通道活度测量值的形状向量
Figure SMS_31
;t1时刻各探测器通道活度计算值分解为t1时刻各探测器通道活度计算值的幅值
Figure SMS_32
和t1时刻各探测器通道活度计算值的形状向量
Figure SMS_33
;t2时刻各探测器通道活度计算值分解为t2时刻各探测器通道活度计算值的幅值
Figure SMS_34
和t2时刻各探测器通道活度计算值的形状向量
Figure SMS_35
;对平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的幅值进行推演,表示为:
Figure SMS_36
公式(5)
式中:
Figure SMS_37
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度计算值的幅值;
Figure SMS_38
——表示平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度计算值的幅值;
Figure SMS_39
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度测量值的幅值;
Figure SMS_40
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值的幅值;
对平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的形状向量进行推演,表示为:
Figure SMS_41
公式(6)
Figure SMS_42
公式(7)
式中:
Figure SMS_43
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度计算值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_44
——表示平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度计算值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_45
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_46
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_47
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的归一化形状向量的值;
基于推演得到平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的幅值
Figure SMS_48
和归一化形状向量
Figure SMS_49
,根据公式(3)的思路推演得到平衡氙状态下各探测器通道活度测量值
Figure SMS_50
,表示为:
Figure SMS_51
公式(8)
将推演获得的平衡氙状态时刻t2下各探测器通道活度测量值
Figure SMS_52
格式化输出为RIC文件的形式;
步骤4:采用堆芯功率重构软件,获得平衡氙条件下堆芯三维功率分布的测量值;
采用压水堆堆芯物理分析软件产生平衡氙状态下的理论库,结合步骤3中推演得到的平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验测量值RIC文件,通过堆芯功率重构软件,完成平衡氙状态下堆芯功率重构,获得平衡氙状态下堆芯三维功率分布的测量值。
优选的,步骤1所述的动态氙条件下实施压水堆堆芯功率分布测量试验,具体为:采用RIC系统实现压水堆堆芯功率分布测量试验,通过5个微型裂变室探测器按照计算机预先设定的扫描顺序对压水堆堆芯内布置的50个探测器通道进行扫描测量,并将实测数据输出到RIC文件中。
优选的,步骤1所述的各探测器通道活度测量值包括轴向每8mm探测器活度测量值,共512个记录点以及轴向每64mm探测器活度测量值,共64个记录点。
优选的,步骤1中所述的预设时间为24小时。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:在商用压水堆大修期间,堆芯升至指定功率水平后,在堆芯处于动态氙状态下即可实施堆芯功率分布测量试验,并推演获得堆芯平衡氙状态下堆芯功率分布的测量值,避免了现有技术要求堆芯达到平衡氙再实施堆芯功率分布测量试验的等待时间,极大地缩短了商用压水堆核电厂大修主线时间。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
图2为田湾核电站6号机组C01循环大修升功率过程曲线图。
图3为推演获得的30%额定满功率水平平衡氙状态下堆芯功率分布测量值及重构误差。
图4为30%额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布推演测量值与测量值之间的相对误差。
图5为推演获得的75%额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布测量值及重构误差。
图6 为75%额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布推演测量值与测量值之间的相对误差。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明在堆芯升至指定功率水平后的动态氙状态下实施堆芯功率分布测量试验,而不用等待堆芯达到平衡氙状态,并基于动态氙状态下堆芯功率分布的测量值推演获得平衡氙状态下堆芯功率分布的测量值,完成压水堆核电厂大修规程要求的堆芯功率分布测量试验,具体实施步骤如图1所示,包括如下步骤:
步骤1:在动态氙条件下实施压水堆堆芯功率分布测量试验,获取动态氙状态下的RIC文件;
第二代商用压水堆核电厂均采用RIC系统实现压水堆堆芯功率分布测量试验,通过5个微型裂变室探测器按照计算机预先设定的扫描顺序对堆芯内布置的50个探测器通道进行扫描测量,并将实测数据自动输出到RIC文件中。
RIC文件中储存了以下关键信息:DCS系统信号和各探测器通道活度测量值,其中DCS系统信号包括热电偶温度、堆芯入口和出口温度、热功率和核功率、一回路压力和流量、硼浓度以及控制棒位;本实施例各探测器通道活度测量值包括轴向每8mm探测器活度测量值,共512个记录点以及轴向每64mm探测器活度测量值,共64个记录点。
压水堆堆芯通过升功率操作达到指定功率水平后(记刚升至指定功率水平为零时刻t0),一般维持该功率水平等待24小时才能达到平衡氙状态(记达到平衡氙状态时刻为t2),而小于24小时的堆芯均处于动态氙状态。在堆芯升至指定功率水平后4小时或者6小时,在动态氙状态下实施堆芯功率分布测量试验,即可获得动态氙状态下的RIC文件。将实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻记为t1,动态氙状态下RIC文件中各探测器通道活度测量值记为
Figure SMS_53
(i=1,2,…,50),
Figure SMS_54
的维度为1×512。
本实施例中,田湾核电站6号机组在C01循环大修期间,在30%额定满功率和75%额定满功率水平的6小时和24小时均实施了堆芯功率分布测量试验,分别获得了30%额定满功率台阶6小时和24小时的RIC文件以及75%额定满功率台阶6小时和24小时的RIC文件。
步骤2:模拟堆芯升功率至平衡氙状态的全过程,获得各探测器通道活度计算值的时间规律;
根据压水堆升功率的速度,采用堆芯物理分析软件模拟堆芯升功率至指定功率水平且达到平衡氙状态的全过程,获得堆芯内各探测器通道活度计算值随时间的变化规律。图2是采用堆芯物理分析软件SPARK程序对田湾核电站6号机在C01循环大修期间升功率全过程进行模拟。
根据微型裂变室探测器的测量机理:探测器的活度正比于微型裂变室探测器区域内U-235总裂变率,则第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_55
处活度的计算值
Figure SMS_56
可以表示为:
Figure SMS_57
公式(1)
式中:
Figure SMS_58
——轴向第j个计算网格的中心高度;
g——表示能群编号索引;
NG——表示总能群数目;
c——是英文calculation的简写,表示计算值的含义,与m表示测量值的含义相对应;
Figure SMS_59
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_60
处第g群中子通量密度的计算值;
Figure SMS_61
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_62
处第g群U-235核素微观裂变截面的计算值;
Figure SMS_63
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure SMS_64
处活度的计算值。
通过上述数值模拟,可以获得实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1和平衡氙状态时刻t2下堆芯内各探测器通道活度的计算值,并在轴向上将活度计算值由计算网格映射到与RIC文件中活度测量值相同的测量网格上,网格映射关系表示为:
Figure SMS_65
公式(2)
式中:
Figure SMS_66
——表示轴向第n个测量网格的中心高度;
Figure SMS_67
——表示轴向第k个计算网格的中心高度;
Figure SMS_68
——表示第i个探测器通道在轴向第n个测量网格中心高度
Figure SMS_69
处活度的计算值;
Figure SMS_70
——表示第i个探测器通道在轴向第k个计算网格中心高度
Figure SMS_71
处活度的计算值;
cj——表示轴向第j个计算网格活度计算值的线性插值系数;
ck——表示轴向第k个计算网格活度计算值的线性插值系数。
将t1时刻和t2时刻经过网格映射处理得到的活度计算值分别记为
Figure SMS_72
(i=1,2,…,50)和
Figure SMS_73
(i=1,2,…,50),
Figure SMS_74
Figure SMS_75
的维度均为1×Nact(Nact表示堆芯活性区内轴向测量网格的总数目,每个网格尺寸为8mm)。
步骤3:推演平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验测量值,并输出平衡氙状态下RIC文件;
压水堆堆芯功率至指定功率水平后,由于堆芯内裂变产物氙在轴向和径向上的振荡现象,将直接影响堆芯三维中子通量密度分布,进而影响探测器通道内活度的测量值和计算值。因此,基于实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1和平衡氙状态时刻t2两个时刻下堆芯各探测器通道活度计算值与实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1测量获得的RIC文件,推演获得平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验的测量值。首先,将各探测器通道活度分解为幅值和形状的乘积,表示为:
Figure SMS_76
公式(3)
式中:
Figure SMS_77
——表示第i个探测器通道活度的轴向分布向量,维度为1×Nact
Figure SMS_78
——表示第i个探测器通道活度的轴向形状向量,维度为1×Nact
Figure SMS_79
——表示第i个探测器通道活度的幅值。
各探测器通道活度幅值和形状向量的计算采用公式(4):
Figure SMS_80
公式(4)
式中:
iz——表示轴向第iz个测量网格的编号;
Figure SMS_81
——表示第i个探测器通道在轴向第iz个测量网格处活度值;
Figure SMS_82
——表示第i个探测器通道在轴向第iz个测量网格处活度的形状向量的值。
根据公式(4)的计算方式:t1时刻动态氙状态下各探测器通道活度测量值在活性区内可以分解为t1时刻各探测器通道活度测量值的
Figure SMS_83
和t1时刻各探测器通道活度测量值的形状向量
Figure SMS_84
;t1时刻各探测器通道活度计算值可以分解为t1时刻各探测器通道活度计算值的幅值
Figure SMS_85
和t1时刻各探测器通道活度计算值的形状向量
Figure SMS_86
;t2时刻各探测器通道活度计算值可以分解为t2时刻各探测器通道活度计算值的幅值
Figure SMS_87
和t2时刻各探测器通道活度计算值的形状向量
Figure SMS_88
。对平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的幅值进行推演,表示为:
Figure SMS_89
公式(5)
式中:
Figure SMS_90
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度计算值的幅值;
Figure SMS_91
——表示平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度计算值的幅值;
Figure SMS_92
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度测量值的幅值;
Figure SMS_93
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值的幅值。
对平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的形状向量进行推演,表示为:
Figure SMS_94
公式(6)
Figure SMS_95
公式(7)
式中:
Figure SMS_96
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度计算值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_97
——表示平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度计算值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_98
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_99
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure SMS_100
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的归一化形状向量的值。
基于推演得到平衡氙状态下各探测器通道活度测量值 的幅值
Figure SMS_101
和归一化形状向量
Figure SMS_102
,根据公式(3)的思路推演得到平衡氙状态下各探测器通道活度测量值
Figure SMS_103
,表示为:
Figure SMS_104
公式(8)
将推演获得的平衡氙状态时刻t2下各探测器通道活度测量值
Figure SMS_105
格式化输出为RIC文件的形式。
步骤4:采用堆芯功率重构软件,获得平衡氙条件下堆芯三维功率分布的测量值。
采用压水堆堆芯物理分析软件产生平衡氙状态下的理论库,结合步骤3中推演得到的平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验测量值RIC文件,通过由CEDRIC、CARIN和ETALONG组成的堆芯功率重构软件,完成平衡氙状态下堆芯功率重构,获得平衡氙状态下堆芯三维功率分布的测量值。使用堆芯物理分析软件SPARK程序产生田湾核电站30%额定满功率水平和75%额定满功率水平平衡氙条件下理论库。将本发明应用于田湾核电站6号机组C01循环大修期间30%额定满功率水平和75%FP额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布测量值的推演:图3为推演获得的30%额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布测量值及重构误差,图4为30%额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布推演的测量值与测量值之间的相对误差;图5为推演获得的75%额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布测量值及重构误差,图6为75%额定满功率水平平衡氙条件下堆芯功率分布推演的测量值与测量值之间的相对误差。数值结果表明:在30%额定满功率水平,本发明推演得到的平衡氙条件下堆芯功率分布测量值的重构误差最大为-2.8%,与真实的平衡氙条件下堆芯功率分布测量值之间的相对误差仅为1.3%;在75%额定满功率水平,本发明推演得到的平衡氙条件下堆芯功率分布测量值的重构误差最大为-2.6%,与真实的平衡氙条件下堆芯功率分布测量值之间的相对误差仅为0.7%。

Claims (4)

1.一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1:在动态氙条件下实施压水堆堆芯功率分布测量试验,获取动态氙状态下的RIC文件;
RIC文件中储存了以下信息:DCS系统信号和各探测器通道活度测量值,其中DCS系统信号包括热电偶温度、堆芯入口和出口温度、热功率和核功率、一回路压力和流量、硼浓度以及控制棒位;
压水堆堆芯通过升功率操作达到指定功率水平后,记刚升至指定功率水平为零时刻t0,通过维持指定功率水平等待预设时间后堆芯才能达到平衡氙状态,记达到平衡氙状态时刻为t2,堆芯升至指定功率水平后、达到平衡氙状态前均为动态氙状态;在动态氙状态下实施堆芯功率分布测量试验,获得动态氙状态下的RIC文件;将实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻记为t1,对应的动态氙状态下RIC文件中各探测器通道活度测量值记为
Figure QLYQS_1
步骤2:模拟堆芯升功率至平衡氙状态的全过程,获得各探测器通道活度计算值的时间规律;
根据压水堆升功率的速度,采用堆芯物理分析软件模拟堆芯升功率至指定功率水平且达到平衡氙状态的全过程,获得堆芯内各探测器通道活度计算值随时间的变化规律;根据微型裂变室探测器的测量机理:探测器的活度正比于微型裂变室探测器区域内U-235总裂变率,则第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure QLYQS_2
处活度的计算值
Figure QLYQS_3
表示为:
Figure QLYQS_4
公式(1)
式中:
Figure QLYQS_5
——轴向第j个计算网格的中心高度;
g——表示能群编号索引;
NG——表示总能群数目;
c——是英文calculation的简写,表示计算值的含义,与m表示测量值的含义相对应;
Figure QLYQS_6
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure QLYQS_7
处第g群中子通量密度的计算值;
Figure QLYQS_8
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure QLYQS_9
处第g群U-235核素微观裂变截面的计算值;
Figure QLYQS_10
——表示第i个探测器通道在轴向第j个计算网格中心高度
Figure QLYQS_11
处活度的计算值;
通过上述数值模拟,获得实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1和平衡氙状态时刻t2下堆芯内各探测器通道活度的计算值,并在轴向上将活度计算值由计算网格映射到与RIC文件中活度测量值相同的测量网格上,网格映射关系表示为:
Figure QLYQS_12
公式(2)
式中:
Figure QLYQS_13
——表示轴向第n个测量网格的中心高度;
Figure QLYQS_14
——表示轴向第k个计算网格的中心高度;
Figure QLYQS_15
——表示第i个探测器通道在轴向第n个测量网格中心高度
Figure QLYQS_16
处活度的计算值;
Figure QLYQS_17
——表示第i个探测器通道在轴向第k个计算网格中心高度
Figure QLYQS_18
处活度的计算值;
cj——表示轴向第j个计算网格活度计算值的线性插值系数;
ck——表示轴向第k个计算网格活度计算值的线性插值系数;
将t1时刻和t2时刻经过网格映射处理得到的活度计算值分别记为
Figure QLYQS_19
Figure QLYQS_20
Figure QLYQS_21
Figure QLYQS_22
的维度均为1×Nact,Nact表示堆芯活性区内轴向测量网格的总数目;
步骤3:推演平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验测量值,并输出平衡氙状态下RIC文件;
压水堆堆芯功率至指定功率水平后,由于堆芯内裂变产物氙在轴向和径向上的振荡现象,将直接影响堆芯三维中子通量密度分布,进而影响探测器通道活度的测量值和计算值;因此,基于实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1和平衡氙状态时刻t2两个时刻下堆芯各探测器通道活度计算值与实施动态氙状态下压水堆堆芯功率分布测量试验的时刻t1测量获得的RIC文件,推演获得平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验的测量值;首先,将各探测器通道的活度分解为幅值和形状的乘积,表示为:
Figure QLYQS_23
公式(3)
式中:
Figure QLYQS_24
——表示第i个探测器通道活度的轴向分布向量,维度为1×Nact
Figure QLYQS_25
——表示第i个探测器通道活度的轴向形状向量,维度为1×Nact
Figure QLYQS_26
——表示第i个探测器通道活度的幅值;
各探测器通道活度幅值和形状向量的计算采用公式(4):
Figure QLYQS_27
公式(4)
式中:
iz——表示轴向第iz个测量网格的编号;
Figure QLYQS_28
——表示第i个探测器通道在轴向第iz个测量网格处活度值;
Figure QLYQS_29
——表示第i个探测器通道在轴向第iz个测量网格处活度的形状向量的值;
根据公式(4)的计算方式:t1时刻动态氙状态下各探测器通道活度测量值在活性区内分解为t1时刻各探测器通道活度测量值的幅值
Figure QLYQS_30
和t1时刻各探测器通道活度测量值的形状向量
Figure QLYQS_31
;t1时刻各探测器通道活度计算值分解为t1时刻各探测器通道活度计算值的幅值
Figure QLYQS_32
和t1时刻各探测器通道活度计算值的形状向量
Figure QLYQS_33
;t2时刻各探测器通道活度计算值分解为t2时刻各探测器通道活度计算值的幅值
Figure QLYQS_34
和t2时刻各探测器通道活度计算值的形状向量
Figure QLYQS_35
;对平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的幅值进行推演,表示为:
Figure QLYQS_36
公式(5)
式中:
Figure QLYQS_37
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度计算值的幅值;
Figure QLYQS_38
——表示平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度计算值的幅值;
Figure QLYQS_39
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度测量值的幅值;
Figure QLYQS_40
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值的幅值;
对平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的形状向量进行推演,表示为:
Figure QLYQS_41
公式(6)
Figure QLYQS_42
公式(7)
式中:
Figure QLYQS_43
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度计算值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure QLYQS_44
——表示平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度计算值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure QLYQS_45
——表示动态氙状态时刻t1下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure QLYQS_46
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的形状向量的值;
Figure QLYQS_47
——表示推演得到平衡氙状态时刻t2下第i个探测器通道活度测量值在轴向第iz个测量网格的归一化形状向量的值;
基于推演得到平衡氙状态下各探测器通道活度测量值的幅值
Figure QLYQS_48
和归一化形状向量
Figure QLYQS_49
,根据公式(3)的思路推演得到平衡氙状态下各探测器通道活度测量值
Figure QLYQS_50
,表示为:
Figure QLYQS_51
公式(8)
将推演获得的平衡氙状态时刻t2下各探测器通道活度测量值
Figure QLYQS_52
格式化输出为RIC文件的形式;
步骤4:采用堆芯功率重构软件,获得平衡氙条件下堆芯三维功率分布的测量值;
采用压水堆堆芯物理分析软件产生平衡氙状态下的理论库,结合步骤3中推演得到的平衡氙状态下堆芯功率分布测量试验测量值RIC文件,通过堆芯功率重构软件,完成平衡氙状态下堆芯功率重构,获得平衡氙状态下堆芯三维功率分布的测量值。
2.根据权利要求1所述的一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法,其特征在于:步骤1所述的动态氙条件下实施压水堆堆芯功率分布测量试验,具体为:采用RIC系统实现压水堆堆芯功率分布测量试验,通过5个微型裂变室探测器按照计算机预先设定的扫描顺序对压水堆堆芯内布置的50个探测器通道进行扫描测量,并将实测数据输出到RIC文件中。
3.根据权利要求1所述的一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法,其特征在于:步骤1所述的各探测器通道活度测量值包括轴向每8mm探测器活度测量值,共512个记录点以及轴向每64mm探测器活度测量值,共64个记录点。
4.根据权利要求1所述的一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法,其特征在于:步骤1中所述的预设时间为24小时。
CN202310168814.5A 2023-02-27 2023-02-27 一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法 Active CN115862912B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310168814.5A CN115862912B (zh) 2023-02-27 2023-02-27 一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310168814.5A CN115862912B (zh) 2023-02-27 2023-02-27 一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115862912A true CN115862912A (zh) 2023-03-28
CN115862912B CN115862912B (zh) 2023-05-02

Family

ID=85659073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310168814.5A Active CN115862912B (zh) 2023-02-27 2023-02-27 一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115862912B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118011462A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 西安交通大学 一种压水堆动态氙条件的堆外探测器单点校刻方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932211A (en) * 1973-07-13 1976-01-13 Westinghouse Electric Corporation Method of automatically monitoring the power distribution of a nuclear reactor employing movable incore detectors
JPS5559393A (en) * 1978-10-27 1980-05-02 Tokyo Shibaura Electric Co Core power distribution measuring device
US4637910A (en) * 1984-01-20 1987-01-20 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for continuous on-line synthesis of power distribution in a nuclear reactor core
JPH04115190A (ja) * 1990-09-06 1992-04-16 Toshiba Corp 原子炉出力制御装置
JP2008175692A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Nuclear Fuel Ind Ltd 炉心の軸方向出力分布の測定方法
FR2917228A1 (fr) * 2007-06-08 2008-12-12 Areva Np Sas Procede de determination d'une composante d'incertitude relative a la distribution de puissance dans le coeur d'un reacteur nucleaire
CN101669176A (zh) * 2007-03-19 2010-03-10 阿海珐核能公司 确定核反应堆堆芯三维功率分布的方法
CN102859607A (zh) * 2010-04-30 2013-01-02 西屋电气有限责任公司 校准核反应堆中的芯外探测器的方法
CN104036837A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 中科华核电技术研究院有限公司 通量图时刻及连续时刻堆芯监测功率不确定分析方法
CN108172312A (zh) * 2017-12-13 2018-06-15 广东核电合营有限公司 核电站堆外核仪表系统的轴向功率偏差的校准方法
CN109918738A (zh) * 2019-02-12 2019-06-21 中广核工程有限公司 核电厂反应堆功率状态三维可视化方法、评估方法及系统
CN111489842A (zh) * 2020-04-20 2020-08-04 上海核星核电科技有限公司 一种在氙毒尚未平衡时实施压水堆堆芯功率分布测量的方法
CN111737869A (zh) * 2020-06-19 2020-10-02 西安交通大学 一种压水堆堆芯燃耗分布高精度预测方法
CN115497647A (zh) * 2022-08-08 2022-12-20 江苏核电有限公司 一种六边形堆芯功率分布对称性检查方法及装置
CN115688358A (zh) * 2022-08-23 2023-02-03 中国核动力研究设计院 基于堆内自给能探测器的反应堆功率分布试验方法及系统

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932211A (en) * 1973-07-13 1976-01-13 Westinghouse Electric Corporation Method of automatically monitoring the power distribution of a nuclear reactor employing movable incore detectors
JPS5559393A (en) * 1978-10-27 1980-05-02 Tokyo Shibaura Electric Co Core power distribution measuring device
US4637910A (en) * 1984-01-20 1987-01-20 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for continuous on-line synthesis of power distribution in a nuclear reactor core
JPH04115190A (ja) * 1990-09-06 1992-04-16 Toshiba Corp 原子炉出力制御装置
JP2008175692A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Nuclear Fuel Ind Ltd 炉心の軸方向出力分布の測定方法
CN101669176A (zh) * 2007-03-19 2010-03-10 阿海珐核能公司 确定核反应堆堆芯三维功率分布的方法
FR2917228A1 (fr) * 2007-06-08 2008-12-12 Areva Np Sas Procede de determination d'une composante d'incertitude relative a la distribution de puissance dans le coeur d'un reacteur nucleaire
CN102859607A (zh) * 2010-04-30 2013-01-02 西屋电气有限责任公司 校准核反应堆中的芯外探测器的方法
CN104036837A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 中科华核电技术研究院有限公司 通量图时刻及连续时刻堆芯监测功率不确定分析方法
CN108172312A (zh) * 2017-12-13 2018-06-15 广东核电合营有限公司 核电站堆外核仪表系统的轴向功率偏差的校准方法
CN109918738A (zh) * 2019-02-12 2019-06-21 中广核工程有限公司 核电厂反应堆功率状态三维可视化方法、评估方法及系统
CN111489842A (zh) * 2020-04-20 2020-08-04 上海核星核电科技有限公司 一种在氙毒尚未平衡时实施压水堆堆芯功率分布测量的方法
CN111737869A (zh) * 2020-06-19 2020-10-02 西安交通大学 一种压水堆堆芯燃耗分布高精度预测方法
CN115497647A (zh) * 2022-08-08 2022-12-20 江苏核电有限公司 一种六边形堆芯功率分布对称性检查方法及装置
CN115688358A (zh) * 2022-08-23 2023-02-03 中国核动力研究设计院 基于堆内自给能探测器的反应堆功率分布试验方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘成 等: "模糊控制器优化及其在堆芯功率控制中的应用" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118011462A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 西安交通大学 一种压水堆动态氙条件的堆外探测器单点校刻方法
CN118011462B (zh) * 2024-04-08 2024-08-16 西安交通大学 一种压水堆动态氙条件的堆外探测器单点校刻方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115862912B (zh) 2023-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4711753A (en) Calibration of a nuclear reactor core parameter predictor
CN111446014B (zh) 利用源量程探测器信号作为信号源的次临界刻棒方法
CN111489842B (zh) 一种在氙毒尚未平衡时实施压水堆堆芯功率分布测量的方法
US9997263B2 (en) Method of determining the value of a parameter representative of the operability of a nuclear reactor, determining system, computer and corresponding medium
CN112133460B (zh) 一种快堆堆芯在线监督方法及系统
CN115862912A (zh) 一种动态氙条件下压水堆堆芯功率分布测量方法
JP2011528101A (ja) 原子炉内の燃料棒出力分布のモデリング法
CN111737869A (zh) 一种压水堆堆芯燃耗分布高精度预测方法
Hursin et al. Analysis of the core power response during a PWR rod ejection transient using the PARCS nodal code and the DeCART MOC code
KR101628404B1 (ko) 혼합된 인-코어 맵 생성 방법 및 고정형 계측 기구의 교정에 대한 적용 방법
CN117593474A (zh) 一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法
Wang et al. On-line reconstruction of in-core power distribution by harmonics expansion method
JP2001133580A (ja) 原子炉の炉心性能計算方法および装置
CN115688358A (zh) 基于堆内自给能探测器的反应堆功率分布试验方法及系统
CN116469589B (zh) 一种基于达临界提棒过程的次临界状态刻棒方法
JPH1123787A (ja) 原子力発電所と原子炉の運転計画方法及びその計画装置
JPH0875891A (ja) 原子炉の炉心性能計算方法および装置
CN118011462B (zh) 一种压水堆动态氙条件的堆外探测器单点校刻方法
Matijević et al. Characterization of the GBC-32 Fuel Assembly Source Terms
JPH06186380A (ja) 原子炉炉心性能計算装置
Kim et al. Core simulations using actual detector readings for a Canada deuterium uranium reactor
El’shin et al. Experimental Neutronics Investigations of Nuclear Propulsion Reactors on Prototype Test Bases
Mercatali et al. Propagation of nuclear data uncertainties in PWR pin-cell burnup calculations via stochastic sampling
Saira Optimising boiling water reactor cores for PCI margins and load follow operation capability
JPH11258382A (ja) 原子炉の炉心性能計算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant