CN117669825A - 基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法 - Google Patents

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陈汉明
汪瑜裕
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边守利
陈忻
顾政
张润泽
黄永强
范念青
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Abstract

本发明公开了一种基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法，包括如下步骤：获取核电厂机组瞬态的相关信息；分别对紧急工况、事故工况、水压试验工况、正常工况和扰动工况所属瞬态进行预测计算；汇总预测计算的结果，并形成最终的预测结果。本发明的基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法，具有计算简便、实用性强、预测结果可靠性高等特点。其充分考虑了核电机组运行特点，同时兼顾了核电设计规范规定的设计瞬态分类信息，针对正常工况、扰动工况、紧急工况、事故工况和水压试验工况所属瞬态分别建立了不同的预测计算方法，预测结果能够较为真实的反映预测期限内机组各种瞬态发生频率和发生次数，克服了现有核电厂瞬态预测模型存在的不足。

Description

基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法
技术领域
本发明涉及核电厂性能试验技术领域，尤其涉及一种基于换料周期的核电厂瞬态发生次数预测方法。
背景技术
核电厂在运营期间，必须保证反应堆主回路系统承压边界的完整性，需要监测系统内压力、温度等参数的变化情况。这些参数的变化过程统称为瞬态。按照相关法规要求，在役核电厂需要统计瞬态实际发生的次数，保证其不超过设计限值。在开展定期安全审查或者运行许可证延续论证活动时，核电厂还需要预测截至寿期末瞬态发生的次数。
目前，普遍采用的核电厂瞬态发生次数预测方法是首先基于瞬态统计数据计算每个瞬态的年发生频率，然后按照自然年时间进行线性外推获得预测瞬态发生次数。该模型主要以自然年为基本计算参数。这种预测计算方法主要存在三点不足。一、核电机组运行期间的瞬态主要发生在换料阶段，即停堆过程和启堆过程，并不是按照自然年分布；二、某些堆型普遍已经由12个月换料模式切换为18个月换料模式。12个月换料模式下的瞬态统计数据和机组商运前调试阶段的瞬态统计数据并不一定能较真实的反映机组后续运行阶段的瞬态发生频率；三、机组在设计阶段已按照瞬态发生概率对瞬态进行了分类，具体分为正常工况、扰动工况、紧急工况、事故工况和水压试验工况，现有方法没有充分考虑上述因素。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法，包括如下步骤：
获取核电厂机组瞬态的相关信息；
分别对紧急工况、事故工况、水压试验工况、正常工况和扰动工况所属瞬态进行预测计算；
汇总预测计算的结果，形成最终的预测结果。
根据本发明的一些优选实施方面，对紧急工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
预测的紧急工况所属瞬态发生次数为实际已经发生的次数加1，即假设未来发生次数为1，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory+1(2.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的紧急工况所属瞬态次数，即所预测的紧急工况所属瞬态发生次数；Nhistory为紧急工况所属瞬态历史发生次数；1为预测保守系数。
根据本发明的一些优选实施方面，对事故工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
预测的事故工况所属瞬态发生次数为实际已经发生的次数，即假设未来发生次数为0，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory(3.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的事故工况所属瞬态次数，即所预测的事故工况所属瞬态发生次数；Nhistory为事故工况所属瞬态历史发生次数。
根据本发明的一些优选实施方面，对水压试验工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
按照电厂工作计划进行预测计算，计算公式为：
NnCycle＝Nhistory+Nestimate+1(4.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的水压试验工况所属瞬态次数，即所预测的水压试验工况所属瞬态发生次数；Nestimate为按照电厂工作计划估算的未来将要发生的水压试验工况瞬态次数；1为预测保守系数。
根据本发明的一些优选实施方面，对正常工况和扰动工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
5.1、依据机组换料周期信息，统计出机组已经经历的完整18个月换料周期次数Crecent；
5.2、依据机组换料周期信息，从正常工况和扰动工况所属瞬态历史发生次数Nhistory中统计出完整18个月换料模式下的正常工况和扰动工况所属瞬态发生次数Nrecent；
5.3、计算正常工况和扰动工况所属瞬态在18个月换料模式下的发生频率Fre，计算公式如下：
Fre＝Nrecent/Crecent(5.1)
5.4、预测计算机组运行至第N次换料周期结束时的正常工况和扰动工况所属瞬态发生次数NnCycle，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory+Fre×(N-C)+2(5.2)
式中，C为机组已经经历的完整换料周期次数；2为预测保守系数；
根据本发明的一些优选实施方面，若公式5.2计算结果不为整数，则整数部分数值加1，从而获得正常工况和扰动工况所属瞬态的最终预测结果。
根据本发明的一些优选实施方面，所述机组瞬态的相关信息包括瞬态统计数据、机组换料周期。
由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的有益之处在于：本发明的基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法，具有计算简便、实用性强、预测结果可靠性高等特点。其充分考虑了核电机组运行特点，同时兼顾了核电设计规范规定的设计瞬态分类信息，针对正常工况、扰动工况、紧急工况、事故工况和水压试验工况所属瞬态分别建立了不同的预测计算方法，预测结果能够较为真实的反映预测期限内机组各种瞬态发生频率和发生次数，克服了现有核电厂瞬态预测模型存在的不足。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的基于换料周期的核电厂瞬态发生次数预测方法，按照机组实际的换料周期情况，依据设计瞬态分类，对正常工况、扰动工况、紧急工况、事故工况和水压试验工况所属瞬态分别采用不同的计算公式预测发生次数。
具体的，本实施例的基于换料周期的核电厂瞬态发生次数预测方法，包括如下步骤：
步骤(一)、获得机组瞬态相关信息，包括瞬态统计数据、机组换料周期等。
步骤(二)、对紧急工况所属瞬态进行预测计算
预测的紧急工况所属瞬态发生次数为实际已经发生的次数加1，即假设未来发生次数为1，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory+1(2.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的紧急工况所属瞬态次数，即所预测的紧急工况所属瞬态发生次数；Nhistory为紧急工况所属瞬态历史发生次数；1为预测保守系数。
步骤(三)、对事故工况所属瞬态进行预测计算
预测的事故工况所属瞬态发生次数为实际已经发生的次数，即假设未来发生次数为0，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory(3.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的事故工况所属瞬态次数，即所预测的事故工况所属瞬态发生次数；Nhistory为事故工况所属瞬态历史发生次数。
步骤(四)、对水压试验工况所属瞬态进行预测计算
按照电厂工作计划进行预测计算，计算公式为：
NnCycle＝Nhistory+Nestimate+1(4.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的水压试验工况所属瞬态次数，即所预测的水压试验工况所属瞬态发生次数；Nestimate为按照电厂工作计划估算的未来将要发生的水压试验工况瞬态次数；1为预测保守系数。
步骤(五)、对正常工况和扰动工况所属瞬态进行预测计算
5.1、依据机组换料周期信息，统计出机组已经经历的完整18个月换料周期次数Crecent；
5.2、依据机组换料周期信息，从正常工况和扰动工况所属瞬态历史发生次数Nhistory中统计出完整18个月换料模式下的正常工况和扰动工况所属瞬态发生次数Nrecent；
5.3、计算正常工况和扰动工况所属瞬态在18个月换料模式下的发生频率Fre，计算公式如下：
Fre＝Nrecent/Crecent(5.1)
5.4、预测计算机组运行至第N次换料周期结束时的正常工况和扰动工况所属瞬态发生次数NnCycle，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory+Fre×(N-C)+2(5.2)
式中，C为机组已经经历的完整换料周期次数；2为预测保守系数。
5.5、若公式5.2计算结果不为整数，则无论小数点后一位数的数值大小，整数部分数值都加1，从而获得最终预测结果。
步骤(六)、汇总步骤(二)至步骤(五)的预测计算结果，形成最终预测结果。
实施案例
步骤(一)、假设已获得某机组如下瞬态相关信息：
已知每个瞬态发生次数及每次发生的时间，具体瞬态信息在下述步骤二至步骤五中给出。该机组正处在第9个换料周期中，该换料周期结束时间待定。机组已执行的换料周期如下表1所示。现要预测第20个换料周期结束时各瞬态的发生次数。
表1某机组换料周期
换料周期 换料模式 开始时间 结束时间
C1 12月换料 2010年01月01日 2010年12月31日
C2 12月换料 2011年01月01日 2011年12月31日
C3 12月换料 2012年01月01日 2012年12月31日
C4 18月换料 2013年01月01日 2014年06月30日
C5 18月换料 2014年07月01日 2015年12月31日
C6 18月换料 2016年01月01日 2017年06月30日
C7 18月换料 2017年07月01日 2018年12月31日
C8 18月换料 2019年01月01日 2020年06月30日
C9 18月换料 2020年07月01日 /
步骤(二)、对紧急工况所属瞬态进行预测计算
设瞬态Tran.E属于紧急工况瞬态，历史发生瞬态次数为0。依据公式2.1计算可得瞬态Tran.E在第20个换料周期结束时预测发生次数为1,即
NnCycle(Tran.E)＝1
步骤(三)、对事故工况所属瞬态进行预测计算
设瞬态Tran.F属于事故工况瞬态，历史发生瞬态次数为0。依据公式3.1计算可得瞬态Tran.F在第20个换料周期结束时预测发生次数为0，即
NnCycle(Tran.F)＝0
步骤(四)、对水压试验工况所属瞬态进行预测计算
设瞬态Tran.H属于水压试验工况瞬态。历史发生瞬态次数为6次。按照电厂现有工作计划每2次换料周期做一次相关试验，且第9个换料周期中尚未安排开展瞬态Tran.H相关试验。因此到第20个换料周期结束时，预估瞬态Tran.F还会发生6次。
依据公式4.1计算可得瞬态Tran.H在第20个换料周期结束时预测发生次数为13：
NnCycle(Tran.H)＝Nhistory+Nestimate+1＝6+6+1＝13
步骤(五)、对正常工况和扰动工况所属瞬态进行预测计算
5.1、依据表1所示的机组换料周期信息，该机组已经经历的换料周期次数为8次，即C等于8，其中经历的完整18个月换料周期次数为5次，即Crecent等于5。
5.2、设瞬态Tran.N属于正常工况或者扰动工况瞬态。历史发生次数为24次，其中在C4到C8换料周期(完整的18个月换料周期)内共发生了18次，即Nrecent等于18.
5.3、依据公式5.1计算可得瞬态Tran.N在18个月换料模式下的发生频率Fre：
Fre＝Nrecent/Crecent＝18/5＝3.6次/周期 (5.1)
5.4、依据公式5.2计算可得瞬态Tran.N在第20个换料周期结束时发生次数为69.2：
NnCycle(Tran.N)＝Nhistory+Fre×(N-C)+2＝24+3.6×(20-8)+2＝69.2 (5.2)
5.5、因公式5.2计算结果不为整数，对其取整数，瞬态Tran.H在第20个换料周期结束时预测发生次数为70。
步骤(六)、汇总步骤(二)至步骤(五)的预测计算结果，形成最终预测结果，如表2所示。
表2某机组瞬态预测结果(截至第20个换料周期结束)
工况 瞬态名称 历史发生次数 预测次数
正常与扰动工况 Tran.N 24 70
紧急工况 Tran.E 0 1
事故工况 Tran.F 0 0
水压试验工况 Tran.H 6 13
本发明可以应用于解决核电厂瞬态发生次数预测问题，具有计算简便、实用性强、预测结果可靠性高等特点。其充分考虑了核电机组运行特点，同时兼顾了核电设计规范规定的设计瞬态分类信息，针对正常工况、扰动工况、紧急工况、事故工况和水压试验工况所属瞬态分别建立了不同的预测计算方法，预测结果能够较为真实的反映预测期限内机组各种瞬态发生频率和发生次数，克服了现有核电厂瞬态预测模型存在的不足。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于换料周期的核电厂瞬态发生次数的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取核电厂机组瞬态的相关信息；
分别对紧急工况、事故工况、水压试验工况、正常工况和扰动工况所属瞬态进行预测计算；
汇总预测计算的结果，形成最终的预测结果。
2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，对紧急工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
预测的紧急工况所属瞬态发生次数为实际已经发生的次数加1，即假设未来发生次数为1，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory+1(2.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的紧急工况所属瞬态次数，即所预测的紧急工况所属瞬态发生次数；Nhistory为紧急工况所属瞬态历史发生次数；1为预测保守系数。
3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，对事故工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
预测的事故工况所属瞬态发生次数为实际已经发生的次数，即假设未来发生次数为0，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory(3.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的事故工况所属瞬态次数，即所预测的事故工况所属瞬态发生次数；Nhistory为事故工况所属瞬态历史发生次数。
4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，对水压试验工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
按照电厂工作计划进行预测计算，计算公式为：
NnCycle＝Nhistory+Nestimate+1(4.1)
其中，NnCycle为机组运行至第N个换料周期结束时发生的水压试验工况所属瞬态次数，即所预测的水压试验工况所属瞬态发生次数；Nestimate为按照电厂工作计划估算的未来将要发生的水压试验工况瞬态次数；1为预测保守系数。
5.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，对正常工况和扰动工况所属瞬态进行预测计算包括如下步骤：
5.1、依据机组换料周期信息，统计出机组已经经历的完整18个月换料周期次数Crecent；
5.2、依据机组换料周期信息，从正常工况和扰动工况所属瞬态历史发生次数Nhistory中统计出完整18个月换料模式下的正常工况和扰动工况所属瞬态发生次数Nrecent；
5.3、计算正常工况和扰动工况所属瞬态在18个月换料模式下的发生频率Fre，计算公式如下：
Fre＝Nrecent/Crecent(5.1)
5.4、预测计算机组运行至第N次换料周期结束时的正常工况和扰动工况所属瞬态发生次数NnCycle，计算公式如下：
NnCycle＝Nhistory+Fre×(N-C)+2(5.2)
式中，C为机组已经经历的完整换料周期次数；2为预测保守系数。
6.根据权利要求5所述的预测方法，其特征在于，若公式5.2计算结果不为整数，则整数部分数值加1，从而获得正常工况和扰动工况所属瞬态的最终预测结果。
7.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述机组瞬态的相关信息包括瞬态统计数据、机组换料周期。
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