CN117593474B - 一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法 - Google Patents
一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117593474B CN117593474B CN202410074999.8A CN202410074999A CN117593474B CN 117593474 B CN117593474 B CN 117593474B CN 202410074999 A CN202410074999 A CN 202410074999A CN 117593474 B CN117593474 B CN 117593474B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- detector
- activity
- detector channel
- stack
- value
- 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.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 108
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 105
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 36
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000004992 fission Effects 0.000 claims description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005255 beta decay Effects 0.000 claims 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract 1
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
- G06F18/10—Pre-processing; Data cleansing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
- G21C17/108—Measuring reactor flux
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
本发明公开一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，首先，采用压水堆堆芯核测系统实施堆芯通量测量试验，测量得到堆内各探测器通道内的初始活度测量值；然后，对堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行预处理，获得准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值；其次，通过堆芯物理计算软件对压水堆功率历史进行模拟计算，获得实施堆芯通量测量试验时刻下的堆内各探测器通道内的活度计算值；最后，结合准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值和对应时刻下理论数据中的计算值，采用多项式拟合的方法重构获得堆芯三维功率分布。本发明为商用压水堆提供一种堆芯三维功率分布重构方法，实现不同种类压水堆的功率重构，提高功率重构软件的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及压水堆堆芯物理计算领域，具体涉及一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法。
背景技术
商用压水堆在功率运行期间，需要获取整个堆芯的三维功率分布，用来计算轴向偏移、热点热管因子和象限倾斜因子等关键物理参数，来保证堆芯运行期间的安全性，堆芯三维功率分布不能直接测量得到，一般由堆芯三维中子通量密度分布反映堆芯三维功率分布，但由于压水堆堆芯核测系统的测量通道有限，所以就需要一种堆芯三维功率分布重构方法。
目前商用压水堆堆芯核测系统根据堆内探测器的不同有三种模式：（1）移动式微型裂变室，常用的中子敏感材料是U-235；（2）气动活化球，常用的中子敏感材料是金属钒球;（3）固定式自给能探测器，有多种中子敏感材料可选择，如金属铑、钒、钴。所以不同的堆芯核测系统获得的活度测量值也有所不同，商用压水堆根据不同的堆芯核测系统，有着各自的堆芯三维功率分布重构方法，来获得堆芯三维功率分布，这些功率重构方法在基本原理上非常相似，但在具体的一些数据处理方法上各不相同，导致功率重构软件各式各样，使用起来复杂。
发明内容
为了克服上诉现有技术存在的问题，本发明提出一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，可以对不同种类压水堆堆芯核测系统的堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行预处理，获得准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值，再使用堆芯物理计算软件针对不同的堆内探测器得到不同的堆内各探测器通道内的活度计算值，通过多项式拟合重构获得堆芯三维功率分布。本发明可以用一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，实现不同种类压水堆的功率重构，提高功率重构软件的适用性。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，包括如下步骤：
步骤1：采用压水堆堆芯核测系统实施堆芯通量测量试验，测量得到堆内各探测器通道内的初始活度测量值；
步骤2：对堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行预处理，包括功率漂移修正、有效性判断和探测器校准，获得准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值；
首先对步骤1中得到的堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行功率漂移
修正：记录压水堆堆芯核测系统测量各个探测器通道时的堆外探测器电流平均值，定义堆
芯核测系统时刻测量时的功率漂移因子为堆芯核测系统第1次测量时的堆外探测器电
流平均值除以堆芯核测系统时刻测量时的堆外探测器电流平均值，将堆内各探测
器通道内的初始活度测量值乘对应时刻的功率漂移因子，得到功率漂移修正后的堆内
各探测器通道内的活度测量值，堆芯核测系统时刻测量时的功率漂移因子计算如
公式（1）：
公式（1）
式中：
——是英文average的简写，表示平均值的含义；
然后对功率漂移修正后的堆内各探测器通道内的活度测量值进行有效性判
断：计算处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值，定义上限因子和下
限因子，上限值为上限因子乘处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值，下限值为下限因子乘处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值，如果处功率漂移修正后的活度测量值在上限值和下限值之间，则认为处功率漂移修正后的活度测量值有效，否则用处周围功率漂移修正后的活度
测量值的平均值代替处功率漂移修正后的活度测量值，将功率漂移修正
后的堆内各探测器通道内的活度测量值进行有效性判断后得到有效性判断后的堆内
各探测器通道内的活度测量值，有效性判断标准如公式（2）：
公式（2）
式中：
——是英文measured的简写，表示测量的含义；
——是英文detector的简写，表示探测器的含义；
——表示某处探测器通道内的位置；
最后对堆内各探测器进行校准：对每一个探测器定义探测器校准因子，将第一
个探测器定为基准探测器，其探测器校准因子为1，当第p号和第q号探测器测量同一个通道
时，第p号探测器校准因子乘第p号探测器平均活度测量值等于第q号探测器校准因子乘第q号探测器平均活度测量值，从基准探测器出发能够获得所有探测器的校准因
子，将有效性判断后的堆内各探测器通道内的活度测量值乘对应的探测器校准因子则
得到准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值，校准方程如公式（3）：
公式（3）
步骤3：通过堆芯物理计算软件对压水堆功率历史进行模拟计算，得到堆内各探测
器通道内的活度计算值；
步骤4：结合准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值和对应时刻下堆内各探测器通道内的活度计算值，采用多项式拟合的方法重构获得堆芯三维功率分布。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：对于不同种类压水堆堆芯核测系统的堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行统一的预处理，获得准确、可靠堆内各探测器通道内的活度测量值，同时使用堆芯物理计算软件针对不同的堆内探测器得到不同的堆内各探测器通道内的活度计算值，通过多项式拟合重构获得堆芯三维功率分布，只使用一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，实现不同种类压水堆的功率重构，提高功率重构软件的适用性。
附图说明
图1 为本发明具体实施步骤流程图。
图2 为本发明方法中M310三维准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值变为二维后的准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值。
图3 为本发明方法中M310三维全堆芯的功率计算值变为二维后的全堆芯的功率计算值。
图4 为本发明方法中M310三维堆内各探测器通道内的活度计算值变为二维后的堆内各探测器通道内的活度计算值。
图5 为本发明方法中M310三维堆内各探测器通道内的比例函数变为二维后的堆内各探测器通道内的比例函数。
图6 为本发明方法中M310三维全堆芯的比例函数变为二维后的全堆芯的比例函数。
图7为本发明方法中M310三维全堆芯的功率重构值变为二维后的全堆芯的功率重构值。
图8为CEDRIC和CARIN功率重构出来的M310二维全堆芯的功率重构值。
图9为采用本发明方法重构出来的M310二维全堆芯的功率重构值与CEDRIC和CARIN的M310二维全堆芯的功率重构值之间的相对误差。
图10为采用本发明方法重构出来的EPR三维全堆芯的功率重构值变为二维后的全堆芯的功率重构值。
图11为采用本发明方法重构出来的AP1000三维全堆芯的功率重构值变为二维后的全堆芯的功率重构值。
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。
本发明对不同种类压水堆堆芯核测系统的堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行预处理，获得准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值，再使用堆芯物理计算软件针对不同的堆内探测器得到不同的堆内各探测器通道内的活度计算值，通过多项式拟合重构获得堆芯三维功率分布，具体实施步骤如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：采用压水堆堆芯核测系统实施堆芯通量测量试验，测量得到堆内各探测器通道内的初始活度测量值；
记录压水堆堆芯核测系统实施堆芯通量测量试验的时刻，根据使用堆内探测器的
不同，压水堆堆芯核测系统会得到三种不同的堆内各探测器通道内的初始活度测量值；
（1）移动式微型裂变室探测器：这种堆内探测器内部中子敏感材料为高浓缩U-235，基本原理为中子与探测器中的U-235发生裂变，产生的裂变产物使探测器中的气体电离，通过外加高压使离子移动产生电流，所以电流值正比于探测器通道内U-235总裂变率，堆内探测器通道内的初始活度测量值等于电流值；
（2）气动活化球探测器：这种堆内探测器由一系列金属钒小球制成，有着高中子俘获截面，使用时将金属钒小球吹入堆芯探测器通道，吸收中子活化一段时间后，再吹出这些金属钒小球，离线测量金属钒小球活化后的放射性水平得到电流值，电流值等于堆内探测器通道内的初始活度测量值；
（3）固定式自给能探测器：这种堆内探测器有多种中子敏感材料供选择，如金属
铑、钒、钴，基本原理是稳定的原子核通过吸收中子而活化产生不稳定的放射性原子核，后
发生衰变产生电子或放出射线后产生次级电子进而产生电流，电流值也就是堆内探测
器通道内的初始活度测量值。
本实施例中，采用田湾M310压水堆5号机组在第1循环内，通过堆芯核测系统RIC系统测量得到的TW5FM058.RIC文件：RIC系统使用5个移动式微型裂变室探测器对堆芯50个探测器通道进行测量，输出的RIC文件包含通量图号、燃耗、功率水平、控制棒棒位、硼浓度、堆外探测器电流值以及堆内各探测器通道内的初始活度测量值等实测数据。
步骤2：对堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行预处理，包括功率漂移修正、有效性判断和探测器校准，获得准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值；
首先对步骤1中得到的堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行功率漂移
修正：压水堆堆芯核测系统在测量时，不能在短时间内测完所有探测器通道，在这段测量时
间内功率可能发生波动，产生漂移现象，所以需要修正功率漂移产生的影响；记录压水堆堆
芯核测系统测量各个探测器通道时的堆外探测器电流平均值，定义堆芯核测系统时刻测
量时的功率漂移因子为堆芯核测系统第1次测量时的堆外探测器电流平均值除以堆
芯核测系统时刻测量时的堆外探测器电流平均值，将堆内各探测器通道内的初始活
度测量值乘对应时刻的功率漂移因子，得到功率漂移修正后的堆内各探测器通道内的
活度测量值，堆芯核测系统时刻测量时的功率漂移因子计算如公式（1）：
公式（1）
式中：
——是英文average的简写，表示平均值的含义；
然后对功率漂移修正后的堆内各探测器通道内的活度测量值进行有效性判
断：堆内探测器在测量过程中可能出现故障，得到错误的活度测量值，有效性判断是为了去
除错误的活度测量值；计算处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值，定义
上限因子和下限因子，上限值为上限因子乘处周围功率漂移修正后的活度
测量值的平均值，下限值为下限因子乘处周围功率漂移修正后的活度测
量值的平均值，如果处功率漂移修正后的活度测量值在上限值和下限值
之间，则认为处功率漂移修正后的活度测量值有效，否则用处周围功率漂移修
正后的活度测量值的平均值代替处功率漂移修正后的活度测量值，将功
率漂移修正后的堆内各探测器通道内的活度测量值进行有效性判断后得到有效性判
断后的堆内各探测器通道内的活度测量值，有效性判断标准如公式（2）：
公式（2）
式中：
——是英文measured的简写，表示测量的含义；
——是英文detector的简写，表示探测器的含义；
——表示某处探测器通道内的位置；
最后对堆内各探测器进行校准：探测器在长期使用后，其内部的中子敏感材料会
被损耗，测量同一个通道，获得的活度实测值可能会不同，所以需要进行探测器校准；对每
一个探测器定义探测器校准因子，将第一个探测器定为基准探测器，其探测器校准因子
为1，当第p号和第q号探测器测量同一个通道时，第p号探测器校准因子乘第p号探测器
平均活度测量值等于第q号探测器校准因子乘第q号探测器平均活度测量值，从基
准探测器出发能够获得所有探测器的校准因子，将有效性判断后的堆内各探测器通道内的
活度测量值乘对应的探测器校准因子则得到准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度
测量值，校准方程如公式（3）：
公式（3）
在不同种类的压水堆中，由于堆内探测器的不同，活度测量值产生的原理也不一样，预处理的方法更是各式各样，所以本发明在预处理上采取了几种通用的方法，来适应不同种类的压水堆。本实施例中，对TW5FM058.RIC文件中的堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行预处理，包括功率漂移修正、有效性判断和探测器校准后，得到准确、可靠堆内各探测器通道内的活度测量值，如图2为M310三维准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值变为二维后的准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值。
步骤3：通过堆芯物理计算软件对压水堆功率历史进行模拟计算，获得实施堆芯通
量测量试验时刻下的理论数据，理论数据中包括全堆芯的功率计算值、堆内各探测器通
道内的中子通量密度计算值、堆内各探测器通道内的敏感材料中子响应截面计算值；
而堆内各探测器通道内的活度计算值则根据堆内各探测器通道内的中子通量密度计算
值和堆内各探测器通道内的敏感材料中子响应截面计算值计算得到，如公式（4）：
公式（4）
式中：
——是英文calculated的简写，表示计算的含义；
西安交通大学堆芯物理计算软件Bamboo-C可以对不同种类的压水堆进行堆芯建模并模拟计算功率历史，同时还可以针对不同的堆内探测器，计算不同的堆内各探测器通道内的敏感材料中子响应截面。本实例中，使用西安交通大学堆芯物理计算软件Bamboo-C对田湾M310压水堆5号机组进行堆芯建模并模拟计算第1循环功率历史，输出实施堆芯通量测量试验时刻下的理论数据，包括全堆芯的功率、堆内各探测器通道内的中子通量密度、堆内各探测器通道内的U-235中子响应截面等计算值，而堆内各探测器通道内的活度计算值则根据堆内各探测器通道内的中子通量密度计算值和堆内各探测器通道内的U-235中子响应截面计算值计算得到，如图3为M310三维全堆芯的功率计算值变为二维后的全堆芯的功率计算值，图4为M310三维堆内各探测器通道内的活度计算值变为二维后的堆内各探测器通道内的活度计算值。
步骤4：结合准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值和对应时刻下堆内各探测器通道内的活度计算值，采用多项式拟合的方法重构获得堆芯三维功率分布；
首先采用体积权重法对准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值在轴
向上进行网格映射，映射到堆内各探测器通道内的活度计算值的轴向网格上，得到网格
映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值，体积权重法计算如公式（5）：
公式（5）
式中：
——表示堆内各探测器通道内的活度计算值的轴向第j个网格的中心高度位
置；
——表示准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值的轴向第i个网格的
中心高度位置；
——表示准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值的轴向第i个网格大
小；
——表示在处的网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值；
——表示在处的准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值；
其次过滤掉与堆内各探测器通道内的活度计算值相对误差过大的网格映射后
的堆内各探测器通道内的活度测量值，使用的过滤器遵循3原则；先计算网格映射后
的堆内各探测器通道内的活度测量值和堆内各探测器通道内的活度计算值之间的
相对误差，假设相对误差满足正态分布，再计算相对误差的平均值和标准差，如果处的相对误差减去平均值的绝对值大于3倍标准差，则认为其发生的概率小于
0.003，应舍去处的网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值，将网格映
射后的堆内各探测器通道内的活度测量值过滤后，得到堆内各探测器通道内的活度测
量值，过滤器如公式（6）：
公式（6）
式中：
——表示概率；
然后获得堆内各探测器通道内的比例函数，堆内各探测器通道内的比例函数
为堆内各探测器通道内的活度测量值与堆内各探测器通道内的活度计算值之比，如
公式（7）：
公式（7）
式中：
堆内各探测器通道内的比例函数经过多项式拟合，得到全堆芯的比例函数，
如公式（8）：
公式（8）
式中：
——表示堆芯某处位置；
——表示堆芯某处三维位置；
——表示多项式的最高阶数；
——表示u阶和v阶；
——表示r处的全堆芯的比例函数；
——表示z位置，取u阶和v阶时的系数；
——表示x的u阶次方和y的v阶次方；
——表示全堆芯的比例函数与堆内各探测器通道内的比例函数之间最小
的残差平方和；
——表示处的全堆芯的比例函数；
——表示处的堆内各探测器通道内的比例函数；
最后基于假设全堆芯的功率重构值与全堆芯的功率计算值之比等于全堆芯
的比例函数，所以全堆芯的功率重构值就等于全堆芯的功率计算值乘全堆芯的比
例函数，如公式（9）：
公式（9）
式中：
——是英文reconstructed的简写，表示重构的含义。
本实例中，结合TW5FM058.RIC文件中经过预处理、堆芯网格映射和过滤后的堆内各探测器通道内的活度测量值和Bamboo-C软件输出的堆内各探测器通道内的活度计算值，得到堆内各探测器通道内的比例函数，如图5为M310三维堆内各探测器通道内的比例函数变为二维后的堆内各探测器通道内的比例函数，堆内各探测器通道内的比例函数经过多项式层层拟合后，得到全堆芯的比例函数，如图6为M310三维全堆芯的比例函数变为二维后的全堆芯的比例函数，最后全堆芯的比例函数乘全堆芯的功率计算值得到全堆芯的功率重构值，如图7为M310三维全堆芯的功率重构值变为二维后的全堆芯的功率重构值，田湾M310压水堆5号机组的功率重构软件由CEDRIC和CARIN组成，使用相同的TW5FM058.RIC文件和Bamboo-C软件输出理论数据进行功率重构，如图8为CEDRIC和CARIN功率重构出来的M310二维全堆芯的功率重构值，图9为本发明功率重构出来的M310二维全堆芯的功率重构值与CEDRIC和CARIN的M310二维全堆芯的功率重构值之间的相对误差，相对误差最大值为1.42%，平均值为0.01%，数值结果表明本发明重构结果与CEDRIC和CARIN重构结果接近。
除了田湾M310压水堆，采用本发明方法还对台山EPR压水堆和三门AP1000压水堆进行功率重构，采用台山EPR压水堆的dact20190418.asc文件和三门AP1000压水堆的spd_20190415t1345.out文件，同时结合Bamboo-C软件输出理论数据进行功率重构，如图10为EPR三维全堆芯的功率重构值变为二维后的全堆芯的功率重构值，图11为AP1000三维全堆芯的功率重构值变为二维后的全堆芯的功率重构值，本发明只使用一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，实现田湾M310压水堆，台山EPR压水堆和三门AP1000压水堆的功率重构，重构结果与核电站专一的功率重构软件结果接近，可以有效的提高功率重构软件的适用性。
Claims (3)
1.一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：采用压水堆堆芯核测系统实施堆芯通量测量试验，测量得到堆内各探测器通道内的初始活度测量值；
步骤2：对堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行预处理，包括功率漂移修正、有效性判断和探测器校准，获得准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值；
首先对步骤1中得到的堆内各探测器通道内的初始活度测量值进行功率漂移修正：记录压水堆堆芯核测系统测量各个探测器通道时的堆外探测器电流平均值，定义堆芯核测系统时刻t测量时的功率漂移因子ft为堆芯核测系统第1次测量时的堆外探测器电流平均值/>除以堆芯核测系统时刻t测量时的堆外探测器电流平均值/>将堆内各探测器通道内的初始活度测量值/>乘对应时刻的功率漂移因子，得到功率漂移修正后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>堆芯核测系统时刻t测量时的功率漂移因子ft计算如公式(1)：
式中：
ave——是英文average的简写，表示平均值的含义；
然后对功率漂移修正后的堆内各探测器通道内的活度测量值进行有效性判断：计算rd处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值/>定义上限因子top和下限因子bottom，上限值为上限因子top乘rd处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值下限值为下限因子bottom乘rd处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值如果rd处功率漂移修正后的活度测量值/>在上限值和下限值之间，则认为rd处功率漂移修正后的活度测量值/>有效，否则用rd处周围功率漂移修正后的活度测量值的平均值/>代替rd处功率漂移修正后的活度测量值/>将功率漂移修正后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>进行有效性判断后得到有效性判断后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>有效性判断标准如公式(2)：
式中：
m——是英文measured的简写，表示测量的含义；
d——是英文detector的简写，表示探测器的含义；
rd——表示某处探测器通道内的位置；
最后对堆内各探测器进行校准：对每一个探测器定义探测器校准因子α，将第一个探测器定为基准探测器，其探测器校准因子为1，当第p号和第q号探测器测量同一个通道时，第p号探测器校准因子αp乘第p号探测器平均活度测量值等于第q号探测器校准因子αq乘第q号探测器平均活度测量值/>从基准探测器出发能够获得所有探测器的校准因子，将有效性判断后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>乘对应的探测器校准因子则得到准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值/>校准方程如公式(3)：
步骤3：通过堆芯物理计算软件对压水堆功率历史进行模拟计算，得到堆内各探测器通道内的活度计算值Ac；
步骤4：结合准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值和对应时刻下堆内各探测器通道内的活度计算值，采用多项式拟合的方法重构获得堆芯三维功率分布；
步骤4具体过程为：
首先采用体积权重法对准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值在轴向上进行网格映射，映射到堆内各探测器通道内的活度计算值Ac的轴向网格上，得到网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>体积权重法计算如公式(5)：
式中：
——表示堆内各探测器通道内的活度计算值的轴向第j个网格的中心高度位置；
——表示准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值的轴向第i个网格的中心高度位置；
——表示准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值的轴向第i个网格大小；
——表示在/>处的网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值；
——表示在/>处的准确、可靠的堆内各探测器通道内的活度测量值；
其次过滤掉与堆内各探测器通道内的活度计算值Ac相对误差过大的网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值使用的过滤器遵循3σ原则；先计算网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>和堆内各探测器通道内的活度计算值Ac之间的相对误差e，假设相对误差e满足正态分布，再计算相对误差e的平均值μ和标准差σ，如果rd处的相对误差e(rd)减去平均值μ的绝对值大于3倍标准差σ，则认为其发生的概率小于0.003，应舍去rd处的网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>将网格映射后的堆内各探测器通道内的活度测量值/>过滤后，得到堆内各探测器通道内的活度测量值Am，过滤器如公式(6)：
P(e(rd)-μ＞3σ)＜0.003 公式(6)
式中：
P——表示概率；
然后获得堆内各探测器通道内的比例函数hd，堆内各探测器通道内的比例函数hd为堆内各探测器通道内的活度测量值Am与堆内各探测器通道内的活度计算值Ac之比，如公式(7)：
式中：
堆内各探测器通道内的比例函数hd经过多项式拟合，得到全堆芯的比例函数h，如公式(8)：
式中：
r——表示堆芯某处位置；
x,y,z——表示堆芯某处三维位置；
L——表示多项式的最高阶数；
u,v——表示u阶和v阶；
h(r)——表示r处的全堆芯的比例函数；
au,v(z)——表示z位置，取u阶和v阶时的系数；
xu,yv——表示x的u阶次方和y的v阶次方；
minχ2——表示全堆芯的比例函数与堆内各探测器通道内的比例函数之间最小的残差平方和；
h(rd)——表示rd处的全堆芯的比例函数；
hd(rd)——表示rd处的堆内各探测器通道内的比例函数；
最后基于假设全堆芯的功率重构值Prec与全堆芯的功率计算值Pc之比等于全堆芯的比例函数h，所以全堆芯的功率重构值Prec就等于全堆芯的功率计算值Pc乘全堆芯的比例函数h，如公式(9)：
Prec＝Pch 公式(9)
式中：
rec——是英文reconstructed的简写，表示重构的含义。
2.根据权利要求1所述的一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，其特征在于：步骤1具体过程为：记录压水堆堆芯核测系统实施堆芯通量测量试验的时刻，根据使用堆内探测器的不同，压水堆堆芯核测系统会得到三种不同的堆内各探测器通道内的初始活度测量值
(1)移动式微型裂变室探测器：这种堆内探测器内部中子敏感材料为高浓缩U-235，基本原理为中子与探测器中的U-235发生裂变，产生的裂变产物使探测器中的气体电离，通过外加高压使离子移动产生电流，所以电流值正比于探测器通道内U-235总裂变率，堆内探测器通道内的初始活度测量值等于电流值；
(2)气动活化球探测器：这种堆内探测器由一系列金属钒小球制成，有着高中子俘获截面，使用时将金属钒小球吹入堆芯探测器通道，吸收中子活化一段时间后，再吹出这些金属钒小球，离线测量金属钒小球活化后的放射性水平得到电流值，电流值等于堆内探测器通道内的初始活度测量值；
(3)固定式自给能探测器：这种堆内探测器有多种中子敏感材料供选择，基本原理是稳定的原子核通过吸收中子而活化产生不稳定的放射性原子核，后发生β衰变产生电子或放出γ射线后产生次级电子进而产生电流，电流值也就是堆内探测器通道内的初始活度测量值。
3.根据权利要求1所述的一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法，其特征在于：步骤3具体过程为：通过堆芯物理计算软件对压水堆功率历史进行模拟计算，获得实施堆芯通量测量试验时刻下的理论数据，理论数据中包括全堆芯的功率计算值Pc、堆内各探测器通道内的中子通量密度计算值φc、堆内各探测器通道内的敏感材料中子响应截面计算值σc；而堆内各探测器通道内的活度计算值Ac则根据堆内各探测器通道内的中子通量密度计算值φc和堆内各探测器通道内的敏感材料中子响应截面计算值σc计算得到，如公式(4)：
Ac＝σcφc 公式(4)
式中：
c——是英文calculated的简写，表示计算的含义。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410074999.8A CN117593474B (zh) | 2024-01-18 | 2024-01-18 | 一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410074999.8A CN117593474B (zh) | 2024-01-18 | 2024-01-18 | 一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117593474A CN117593474A (zh) | 2024-02-23 |
| CN117593474B true CN117593474B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=89915386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410074999.8A Active CN117593474B (zh) | 2024-01-18 | 2024-01-18 | 一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117593474B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103294898A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-09-11 | 西安交通大学 | 一种计算反应堆全堆芯单棒功率的方法 |
| CN105280253A (zh) * | 2013-11-19 | 2016-01-27 | 国核（北京）科学技术研究院有限公司 | 操作反应堆堆芯功率的方法及系统 |
| CN106128529A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 中广核研究院有限公司 | 一种堆芯三维功率分布的在线测量方法 |
| CN111523234A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-11 | 西安交通大学 | 一种基于轴向展开的模拟压水堆堆芯三维中子通量的方法 |
| CN112069441A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-12-11 | 中山大学 | 一种堆芯瞬态三维功率分布在线重构方法 |
| CN114266157A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-01 | 中国核动力研究设计院 | 实现任意时刻反应堆功率分布试验的方法、装置和设备 |
| WO2023116189A1 (zh) * | 2022-08-22 | 2023-06-29 | 中广核工程有限公司 | 一种压水堆三维堆芯核热耦合方法和系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8548789B2 (en) * | 2008-02-11 | 2013-10-01 | Westinghouse Electric Company Llc | Methodology for modeling the fuel rod power distribution within a nuclear reactor core |
-
2024
- 2024-01-18 CN CN202410074999.8A patent/CN117593474B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103294898A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-09-11 | 西安交通大学 | 一种计算反应堆全堆芯单棒功率的方法 |
| CN105280253A (zh) * | 2013-11-19 | 2016-01-27 | 国核（北京）科学技术研究院有限公司 | 操作反应堆堆芯功率的方法及系统 |
| CN106128529A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 中广核研究院有限公司 | 一种堆芯三维功率分布的在线测量方法 |
| CN111523234A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-11 | 西安交通大学 | 一种基于轴向展开的模拟压水堆堆芯三维中子通量的方法 |
| CN112069441A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-12-11 | 中山大学 | 一种堆芯瞬态三维功率分布在线重构方法 |
| CN114266157A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-01 | 中国核动力研究设计院 | 实现任意时刻反应堆功率分布试验的方法、装置和设备 |
| WO2023116189A1 (zh) * | 2022-08-22 | 2023-06-29 | 中广核工程有限公司 | 一种压水堆三维堆芯核热耦合方法和系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于三维变分和神经网络算法的压水堆堆芯燃耗分布数据同化方法研究;郭林 等;《原子能科学技术》;20220401;全文 * |
| 基于谐波展开法的压水堆堆芯功率分布在线监测;李茁;吴宏春;曹良志;李云召;;核动力工程;20151015(第05期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117593474A (zh) | 2024-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH11264887A (ja) | 原子炉核計装システム、このシステムを備えた原子炉出力分布監視システムおよび原子炉出力分布監視方法 | |
| US8401141B2 (en) | Axial void fraction distribution measurement method and neutron multiplication factor evaluating method | |
| JP2010529448A (ja) | 原子炉心内の出力分布に関連する不確かさ成分を算出する方法 | |
| KR101628404B1 (ko) | 혼합된 인-코어 맵 생성 방법 및 고정형 계측 기구의 교정에 대한 적용 방법 | |
| CN117593474B (zh) | 一种压水堆堆芯三维功率分布重构方法 | |
| CN110781593B (zh) | 一种自给能中子探测器内中子能谱和光子能谱的表征方法 | |
| EP1927995A2 (en) | System and method for stabilizing the measurement of radioactivity | |
| JP2003177196A (ja) | 炉心核計装応答計算法 | |
| KR102096289B1 (ko) | 섬광체 기반 실시간 사용후핵연료 집합체 부분결손 계측 장치 | |
| Fabry et al. | VENUS PWR Engineering Mock-Up: Core Qualification, Neutron and Gamma Field Characterization | |
| EP1011106A2 (en) | Apparatus and method for void distribution measurement in an array of emulated nuclear fuel rods using neutron detectors | |
| Zisis et al. | Methods and instruments for assessing the in-core gamma heating of materials | |
| Mihalczo et al. | Reactivity surveillance experiments with the engineering mock-up core of the fast flux test facility reactor | |
| JP2023075550A (ja) | 原子炉内出力分布の測定方法及びその装置 | |
| Karam | Measurements of the Normalization Integral and the Spatial Distribution of the Importance of Fission Neutrons | |
| Birri et al. | Towards Realistic and High Fidelity Models for Nuclear Reactor Power Synthesis Simulation with Self-Powered Neutron Detectors | |
| Kim et al. | Core simulations using actual detector readings for a Canada deuterium uranium reactor | |
| Chen | Vanadium Self-Powered Detector Gamma Response in Commercial Pressurized Water Reactor | |
| Fukao et al. | The study on the BWR in-core detector response calculation | |
| Huot et al. | The nuclear heating calculation scheme for material testing in the future Jules Horowitz reactor | |
| Bernander | Measurements of the Reactivity Properties of the Aagesta Nuclear Power Reactor at Zero Power | |
| Myung et al. | Development of a dose algorithm for the evaluation of the effective dose equivalent using thermoluminescent dosimeters | |
| CN114169164A (zh) | 确定临界装置的堆芯功率的方法及装置 | |
| Garat et al. | Validation of neutron propagation calculations using the DORT and DOTSYN codes and the special dosimetry benchmark experiment at the French St. Laurent reactor | |
| Shimazu et al. | Feasibility study for evaluation of control rod worth in pressurized water reactors using neutron count rate during a control rod drop testing |
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 |