CN116864163A - 一种基于达临界稀释过程的硼微分价值测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于达临界稀释过程的硼微分价值测量方法，通过达临界稀释过程中源量程探测器实时监测的计数实现硼微分价值的测量。根据堆芯在次临界稀释过程中的硼浓度以及控制棒棒位信息，采用堆芯计算软件获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值以及反应性计算值，并应用于稀释过程初始时刻的源量程探测器计数实测值，获得稀释过程初始时刻的反应性实测值，结合稀释过程初始时刻和结束时刻之间硼浓度变化，完成硼微分价值测量。本发明的方法能够在达临界稀释过程中完成硼微分价值测量，弥补了目前核电厂启动物理试验缺乏硼微分价值实测值的现状。
Description
技术领域
本发明涉及压水堆堆芯物理计算技术领域，具体涉及一种基于达临界稀释过程的硼微分价值测量方法。
背景技术
商用核电站在大修换料之后需要测量控制棒全提状态的临界硼浓度，将其与设计报告的临界硼浓度进行对比验证。然而，在实际测量过程中，并没有真实地将控制棒移动到全提的状态测量临界硼浓度，而是将R棒移动到某个位置临界后，通过硼浓度计算补偿R棒插入堆芯部分的价值，换算出控制棒全提状态的临界硼浓度。在通过硼浓度计算补偿价值的时候，需要用到硼微分价值，然而目前核电厂的换料大修后的试验中并没有测量硼微分价值，而是直接采用堆芯程序计算的结果，因此很难保证程序计算结果完全与实际的硼微分价值一致。因此，目前核电厂换料大修后缺乏关于硼微分价值的试验，导致控制棒全提状态的临界硼浓度测量结果存在一定的误差。
发明内容
针对目前核电厂缺乏硼微分价值测量的现实问题，本发明的目的在于提供一种基于达临界稀释过程的硼微分价值测量方法，通过次临界稀释过程的源量程探测器计数数据实现硼微分价值测量，保证后续控制棒全提状态的临界硼浓度的准确性，同时也可以与堆芯程序计算的硼微分价值进行对比验证。
为了实现以上目的，本发明采取如下的技术方案予以实施：
一种基于达临界稀释过程的硼微分价值测量方法，能够根据压水堆达临界稀释过程中的源量程探测器计数实测值，实现硼微分价值的测量；包括如下步骤：
步骤1：根据达临界稀释过程的硼浓度以及控制棒棒位信息，采用堆芯计算软件实施次临界模拟计算，获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值以及堆芯的反应性计算值；
步骤2：根据达临界稀释过程初始时刻的源量程探测器计数实测值，获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值；
步骤3：根据步骤1中稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值和堆芯的反应性计算值，以及步骤2中稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值，获得稀释过程初始时刻的堆芯的反应性实测值；
步骤4：结合稀释初始时刻以及结束时刻的硼浓度变化，以及步骤3中的稀释初始时刻的反应性实测值，计算获得硼微分价值的测量值，实现控制棒价值测量。
步骤1的实现过程如下：
1)压水堆核电厂在达临界稀释过程中保持控制棒棒位不变，逐渐向压水堆核电厂一回路中注水稀释一回路中的硼浓度，使压水堆逐渐向临界状态变化，选择稀释过程的初始时刻以及结束时刻作为硼微分价值测量点，记录初始时刻和结束时刻的硼浓度信息以及控制棒棒位信息；
2)基于稀释过程初始时刻和结束时刻的硼浓度以及控制棒棒位信息，采用堆芯计算软件进行中子学模拟计算，分别求解固定中子源方程和特征值方程；
3)基于堆芯计算软件的中子学模拟计算结果，获得稀释过程初始时刻源量程探测器计数的计算值稀释过程初始时刻堆芯的反应性计算值/>稀释过程结束时刻源量程探测器计数的计算值/>以及稀释过程结束时刻堆芯的反应性计算值/>
4)根据公式(1)计算稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值
步骤2的实现过程如下：
1)压水堆核电厂在达临界稀释过程中采用源量程探测器对堆芯状态进行实时监控，保障堆芯的变化状态在安全运行范围，记录达临界稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m和结束时刻的源量程探测器计数实测值M 2 m；
所述的达临界稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m和结束时刻的源量程探测器计数实测值M 2 m，由于噪声影响，存在信号波动大的现象，直接采用会导致测量结果误差偏大且不可控，因此采用以下两种方式获得准确的源量程探测器计数实测值：
方法1：采用除噪方法对达临界稀释过程初始时刻和结束时刻的源量程探测器计数实测值进行处理，获得相对准确的源量程探测器计数实测值，保证硼微分价值测量精度；
方法2：在稀释过程初始时刻附近的一段时间内，存在控制棒以及硼浓度都不发生变化的时间段，对该段时间内的源量程探测器计数实测值计算平均值，作为稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m；在稀释过程结束时刻附近的一段时间内，也存在控制棒以及硼浓度都不发生变化的时间段，对该段时间内源量程探测器计数实测值计算平均值，作为稀释过程结束时刻源量程探测器计数实测值M 2 m。
2)根据公式(2)获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值
步骤3的实现过程如下：
根据获得的稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值Qc 1，稀释过程初始时刻堆芯的反应性计算值以及获得的稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值/>通过公式(3)获得稀释过程初始时刻堆芯的反应性实测值/>
步骤4的实现过程如下：
1)根据稀释过程初始时刻的硼浓度B1和稀释过程结束时刻的硼浓度B2，获得稀释过程的硼浓度变化ΔB；
ΔB＝B2-B1 (公式4)
2)根据稀释过程结束时刻堆芯的反应性计算值稀释过程初始时刻堆芯的反应性实测值/>以及稀释过程的硼浓度变化ΔB，计算获得硼微分价值的测量值，如公式(5)所示；
与现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1.本发明采用的堆芯达临界稀释过程是核电厂换料后既有的达临界操作流程，不需要增加任何其它的操作流程，且该过程中的源量程探测器计数数据也是本身就存在的，用于监督堆芯的实时状态，因此在现有的核电厂设施基础上，不需要单独为本发明的方法做任何硬件改造和操作。
2.本发明在堆芯达临界稀释过程完成硼微分价值测量，解决了启动物理试验未进行硼微分价值试验的缺憾，且能够获得更加准确的全提棒状态的临界硼浓度。
附图说明
图1为基于达临界稀释过程的硼微分价值测量方法流程。
图2为源量程探测器的径向布置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：
本发明通过次临界稀释过程的源量程探测器计数数据实现硼微分价值测量，具体步骤如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：根据达临界稀释过程的硼浓度以及控制棒棒位信息，采用堆芯计算软件实施次临界模拟计算，获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值以及堆芯的反应性计算值。该步骤主要细化为以下几个部分：
1)压水堆核电厂在达临界稀释过程中保持控制棒棒位不变，逐渐向压水堆核电厂一回路中注水稀释一回路中的硼浓度，使压水堆逐渐向临界状态变化，选择稀释过程的初始时刻以及结束时刻作为硼微分价值测量点，记录初始时刻和结束时刻的硼浓度信息以及控制棒棒位信息；
在本实例中，稀释过程中的控制棒棒位为R棒在150步，其它棒组均在堆芯顶部全提状态。
2)基于稀释过程初始时刻和结束时刻的硼浓度以及控制棒棒位信息，采用堆芯计算软件进行中子学模拟计算，分别求解固定中子源方程和特征值方程；
3)基于堆芯计算软件的中子学模拟计算结果，获得稀释过程初始时刻源量程探测器计数的计算值稀释过程初始时刻堆芯的反应性计算值/>稀释过程结束时刻源量程探测器计数的计算值/>以及稀释过程结束时刻堆芯的反应性计算值/>
在本实例中，源量程探测器的径向位置如图2所示，包含两个源量程探测器，分别位于压水堆堆芯左右两侧，且位于保温层外，距离保温层约15cm。
4)根据公式(1)计算稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值Qc 1。
步骤2：根据达临界稀释过程初始时刻的源量程探测器计数实测值，获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值。该步骤主要细化为以下几个部分：
1)压水堆核电厂在达临界稀释过程中采用源量程探测器对堆芯状态进行实时监控，保障堆芯的变化状态在安全运行范围，记录达临界稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m和结束时刻的源量程探测器计数实测值M 2 m；
2)直接测量的稀释过程初始时刻和结束时刻的源量程探测器计数实测值由于噪声影响，存在信号波动较大的现象，直接采用会导致测量结果误差偏大且不可控，因此可以采用两种方式获得准确的源量程探测器计数实测值。
方法1：采用除噪方法对达临界稀释过程初始时刻和结束时刻的源量程探测器计数实测值进行处理，获得相对准确的源量程探测器计数实测值，保证硼微分价值测量精度。
方法2：在稀释过程初始时刻附近的一段时间内，存在控制棒以及硼浓度都不发生变化的时间段，对该段时间内的源量程探测器计数实测值计算平均值，作为稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m；在稀释过程结束时刻附近的一段时间内，也存在控制棒以及硼浓度都不发生变化的时间段，对该段时间内源量程探测器计数实测值计算平均值，作为稀释过程结束时刻源量程探测器计数实测值M 2 m。
在本实施例中，稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m＝2320，稀释过程结束时刻源量程探测器计数实测值M 2 m＝10439。
3)根据公式(2)获得稀释过程初始时刻的源量程堆外探测器计数增殖因子的实测值
步骤3：根据步骤1获得的稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值稀释过程初始时刻堆芯的反应性计算值/>以及步骤2获得的稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值/>通过公式(3)获得稀释过程初始时刻堆芯的反应性实测值/>
步骤4：根据稀释过程初始时刻的硼浓度B1和稀释过程结束时刻的硼浓度B2，获得稀释过程的硼浓度变化ΔB；
ΔB＝B2-B1 (公式4)
根据稀释过程结束时刻堆芯的反应性计算值稀释过程初始时刻堆芯的反应性实测值/>以及稀释过程的硼浓度变化ΔB，计算获得硼微分价值的测量值DBC，如公式(5)所示。
在本实施例中，硼微分价值的测量值与理论计算值的对比结果如下表所示。
| 理论计算值 | 测量值 | |
| 硼微分价值(pcm/ppm) | -6.709 | -6.364 |
| 误差(pcm/ppm) | — | 0.345 |
从结果可以看到，采用本发明方法测量的硼微分价值与理论计算值之间的误差非常小，仅有0.345pcm/ppm，满足工程验收准则，具有工程应用价值。
Claims (6)
1.一种基于达临界稀释过程的硼微分价值测量方法，其特征在于：能够根据压水堆达临界稀释过程中的源量程探测器计数实测值，实现硼微分价值的测量；包括如下步骤：
步骤1：根据达临界稀释过程的硼浓度以及控制棒棒位信息，采用堆芯计算软件实施次临界模拟计算，获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值以及堆芯的反应性计算值；
步骤2：根据达临界稀释过程初始时刻的源量程探测器计数实测值，获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值；
步骤3：根据步骤1中稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值和堆芯的反应性计算值，以及步骤2中稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值，获得稀释过程初始时刻的堆芯的反应性实测值；
步骤4：结合稀释初始时刻以及结束时刻的硼浓度变化，以及步骤3中的稀释初始时刻的反应性实测值，计算获得硼微分价值的测量值，实现控制棒价值测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1的实现过程如下：
1)压水堆核电厂在达临界稀释过程中保持控制棒棒位不变，逐渐向压水堆核电厂一回路中注水稀释一回路中的硼浓度，使压水堆逐渐向临界状态变化，选择稀释过程的初始时刻以及结束时刻作为硼微分价值测量点，记录初始时刻和结束时刻的硼浓度信息以及控制棒棒位信息；
2)基于稀释过程初始时刻和结束时刻的硼浓度以及控制棒棒位信息，采用堆芯计算软件进行中子学模拟计算，分别求解固定中子源方程和特征值方程；
3)基于堆芯计算软件的中子学模拟计算结果，获得稀释过程初始时刻源量程探测器计数的计算值M1 c、稀释过程初始时刻堆芯的反应性计算值稀释过程结束时刻源量程探测器计数的计算值M2 c以及稀释过程结束时刻堆芯的反应性计算值/>
4)根据公式(1)计算稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2的实现过程如下：
1)压水堆核电厂在达临界稀释过程中采用源量程探测器对堆芯状态进行实时监控，保障堆芯的变化状态在安全运行范围，记录达临界稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m和结束时刻的源量程探测器计数实测值M2 m；
2)根据公式(2)获得稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述的达临界稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m和结束时刻的源量程探测器计数实测值M2 m，由于噪声影响，存在信号波动大的现象，直接采用会导致测量结果误差偏大且不可控，因此采用以下两种方式获得准确的源量程探测器计数实测值：
方法1：采用除噪方法对达临界稀释过程初始时刻和结束时刻的源量程探测器计数实测值进行处理，获得相对准确的源量程探测器计数实测值，保证硼微分价值测量精度；
方法2：在稀释过程初始时刻附近的一段时间内，存在控制棒以及硼浓度都不发生变化的时间段，对该段时间内的源量程探测器计数实测值计算平均值，作为稀释过程初始时刻源量程探测器计数实测值M1 m；在稀释过程结束时刻附近的一段时间内，也存在控制棒以及硼浓度都不发生变化的时间段，对该段时间内源量程探测器计数实测值计算平均值，作为稀释过程结束时刻源量程探测器计数实测值M 2 m。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3的实现过程如下：
根据获得的稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的计算值稀释过程初始时刻堆芯的反应性计算值/>以及获得的稀释过程初始时刻的源量程探测器计数增殖因子的实测值/>通过公式(3)获得稀释过程初始时刻堆芯的反应性实测值/>
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4的实现过程如下：
1)根据稀释过程初始时刻的硼浓度B1和稀释过程结束时刻的硼浓度B2，获得稀释过程的硼浓度变化ΔB；
ΔB＝B2-B1 (公式4)
2)根据稀释过程结束时刻堆芯的反应性计算值稀释过程初始时刻堆芯的反应性实测值/>以及稀释过程的硼浓度变化ΔB，计算获得硼微分价值的测量值，如公式(5)所示；
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