CN1714410A

CN1714410A - 用于建立核反应堆的操作参数的限制值的方法、相应的系统、计算机程序和介质

Info

Publication number: CN1714410A
Application number: CNA2003801039761A
Authority: CN
Inventors: 帕特里斯·马厄; 克里斯琴·罗伊雷
Original assignee: Framatome ANP SAS
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2003-10-13
Publication date: 2005-12-28
Anticipated expiration: 2023-10-13
Also published as: AU2003283509A1; WO2004038730A1; US20060129362A1; ZA200503223B; EP1556870A1; FR2846139A1; EP1556870B1; CN100339911C; FR2846139B1; US7260512B2

Abstract

一种用于建立核反应堆(1)的至少第一操作参数(t，PLIN，P，Δl)的至少一个限制值(tmax)的方法，所述方法包括以下步骤：b)模拟核反应堆(2)的至少一个瞬变操作的发生，c)计算在所述瞬变操作发生期间在燃料棒(24)的至少一个覆层(33)中的物理量达到的值，以及d)当在步骤c)中计算的值对应于表征覆层(33)的故障的所述物理量的值时，确定所述第一操作参数的值作为限制值。

Description

用于建立核反应堆的操作参数的限制值的方法、相应的系统、计算机程序和介质

技术领域

本发明涉及用于建立核反应堆的至少一个第一操作参数的至少一个限制值的方法，所述核反应堆包括一个堆芯，其中装填有燃料组件，燃料组件包括燃料棒，每个燃料棒包括核燃料芯块和包围着芯块的覆层。

本发明例如应用于加压水反应堆。

背景技术

当前在世界上使用大量的这种反应堆。

尤其在一些国家例如法国，其80％的电力由核反应堆生产，改变由反应堆供应的总功率，以便适应于由这些反应堆供电的电网的需要，可能是有利的。

特别是，当需要时，在恢复到正常功率之前，当电网的需求较低时，希望在一个长的时间间隔内能够以较小的功率操作反应堆。

为此，每个反应堆的这种使得其容量能够得到较好的使用的使用方法不应当引起安全问题。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种方法来解决这个问题，所述方法使得能够建立核反应堆的操作参数的至少一个限制值，从而使得反应堆的容量能够被较好地使用，同时保持核反应堆的安全操作。

为此，本发明涉及用于建立核反应堆的至少第一操作参数的至少一个限制值的方法，所述核反应堆包括一个堆芯，其中装填燃料组件，所述燃料组件包括燃料棒，每个燃料棒包括核燃料的芯块和包围着芯块的覆层，其特征在于包括以下步骤：

b)模拟核反应堆的至少一个瞬变操作的发生，

c)计算在所述瞬变操作发生期间在燃料棒的至少一个覆层中的物理量达到的值，以及

d)当在步骤c)中计算的值对应于表征覆层的故障的所述物理量的值时，确定所述第一操作参数的值作为限制值。

按照特定的实施例，所述方法可以包括被孤立地或者按照所有在技术上可能的组合而存在的一个或几个下述特征：

-在步骤b)之前，其包括一个步骤，用于：

a)建立表征所述覆层的故障的所述物理量的故障值，

所述步骤a)包括下述辅助步骤：

a1)使燃料棒经受核功率的梯度。

a2)计算在功率梯度期间发生故障的至少一个覆层中的物理量达到的值，

a3)从在步骤a2)中计算的达到的值中选择最小的值，

-在步骤d)中使用的故障值等于在步骤a3)中选择的值，

-在步骤d)中使用的故障值等于在步骤a3)中选择的并由表示反应堆的操作方式的系数校正的最小值，

-所述方法在步骤c)之前包括一个步骤，用于：

b’)确定至少一个其覆层在步骤b)模拟的瞬变事件期间受到最大应力的燃料棒，

对于在步骤b’)确定的燃料棒执行步骤c)，

步骤b’)包括下列辅助步骤：

b’1)估算在多个燃料棒的覆层中所述物理量达到的值以及

b’2)选择在步骤b’1)中估算的值最高的燃料棒作为其覆层受到最大应力的燃料棒，

-所述第一操作参数是由燃料棒提供的每单位长度的功率，

-所述第一操作参数是反应堆以小于其额定功率的中级功率操作的时间间隔，

-所述限制值是用于触发所述反应堆紧急关闭的限制值，

-所述方法还包括至少一个步骤，用于：

e)由在步骤d)确定的紧急关闭的限制值确定用于触发报警的限制值，

-对于从由下述构成的组中选择的反应堆的至少一个操作方式执行步骤b)：

.反应堆的总功率等于其额定功率的操作方式，

.在中级功率下操作的扩展的操作方式，其中在每个24小时的时间间隔中的至少8小时的时间间隔反应堆的总功率小于其额定功率，

.连续的网络操作方式，其中总功率在高功率附近和低功率附近交替地改变，

.一次控制操作方式，其中反应堆的总功率在参考值附近改变0到5％，所述参考值大约为反应堆的额定总功率的95％和100％之间的值，

-对于至少一种操作方式，步骤b)到d)被用于另一种操作方式，其中所述另一种操作方式的被一个校正值校正的故障值作为所述物理量的故障值，

-在步骤b)模拟的瞬变事件是从包括下述的组中选择的瞬变事件：

.负载的过量增加，

.至少一组控制束的不被控制的切除，

.控制束之一下降，

-所述物理量是在覆层中的应力或应力的函数，以及

-所述物理量是在覆层中的变形能量密度。

本发明还涉及用于确定核反应堆的至少一个操作参数的系统，其特征在于其包括用于执行上述的方法的步骤的装置。

按照一种改型，所述方法包括至少一个计算机和存储装置，其中存储有用于执行由所述系统执行的确定方法的步骤的至少一个程序。本发明还涉及一种包括用于执行上面定义的方法的步骤的指令的计算机程序。

本发明还涉及可以用于计算机中的其上记录有上面定义的程序的一种介质。

附图说明

通过参照附图阅读下面完全作为例子给出的说明将会更好地理解本发明，其中：

图1是加压水核反应堆的示意图；

图2是图1的反应堆的堆芯的燃料组件的示意的侧视图；

图3是通过图2的组件的燃料棒的示意的纵截面图；

图4是用于确定图1的反应堆的操作参数的限制值的系统的方块图；

图5是由图4的系统执行的方法的连续的步骤的流程图；

图6是说明在燃料棒上进行的功率梯度试验的曲线；

图7是表示在功率梯度试验期间在燃料棒的覆层中达到的最大应力的曲线；

图8是表示图1的反应堆的操作包络的图表；

图9是表示当图1的反应堆以中级功率工作一个延长的时间间隔时模拟瞬变功率发生的曲线；

图10是和图9类似的图，在以中级功率工作一个延长的时间之后模拟瞬变的发生，然后返回额定功率下操作；以及

图11是表示反应堆的连续的电网操作的曲线。

具体实施方式

图1示意地表示加压水核反应堆1，其一般包括：

-堆芯2，

-蒸气发生器3，

-涡轮机4，其和发电机5相连，以及

-冷凝器6。

反应堆1包括一次管路8，其配备有泵9，加压水沿着由图1的箭头指示的路径循环。加压水尤其通过堆芯2上升，以便在该点被再加热，实现堆芯2的冷却。

一次管路8还包括增压器10，其使得在一次管路8中循环的水被增压。

一次管路8的水还供应蒸气发生器3，在那里其被冷却，引起在二次管路12中循环的水的蒸发。

由发生器3产生的蒸气通过二次管路12朝向涡轮机4引导，然后朝向冷凝器6引导，在那里借助于和在冷凝器6中循环的冷却水进行直接热交换使蒸气冷凝。

二次管路12包括冷凝器6下游的泵13和再加热器14。

以常规方式，堆芯2还包括位于容器18中的燃料组件16。图1中只示出了一个组件16，不过堆芯2例如包括157个组件16。

反应堆2包括控制束20，其被设置在容器18中的一些组件16的上方。图1中只示出了一个控制束20，不过堆芯2例如可以包括例如大约60个束20。

束20可以由机构22移动，以便被引入燃料组件16中，它们便悬挂在燃料组件16的上方。

一般地说，每个控制束20包括用吸收中子的材料制成的控制棒。

用这种方式，每个束20的垂直移动控制反应堆1的反应性，并按照控制束20在燃料组件16中的插入允许由堆芯2提供的总功率P从0功率到额定功率PN而改变。

这些控制束20中的一些旨在例如根据功率或温度用于实现堆芯2的操作的控制，并被称为控制棒束。另一些旨在用于关闭反应堆1，并被称为关闭束。

束20按照其类型和指望的用途被组合成组。例如，对于900MWeCPY型的反应堆，这些组被称为组G1，G2，N1，N2，R，SA，SB，SC，SD...

如图2所示，每个燃料组件16一般包括燃料棒24的网络和用于支撑燃料棒24的骨架26。

骨架26一般包括下连接件28，上连接件30，和两个连接件26、28相连并且旨在用于接收束20的控制棒的导管，以及隔离物栅格32。

如图3所示，每个燃料棒24一般包括管形的包覆33，在其下端利用下盖34，在其上端利用上盖35封闭。棒24包括一系列的芯块36，它们被堆叠在包覆33中并倚靠在下盖34上。在包覆33的上部设置有保持弹簧40，以便压紧上盖35和上芯块36。

一般地说，芯块36由铀的氧化物制成，覆层33由锆合金制成。

在图3中，其相应于在生产之后和放射之前的状态下的燃料棒24，具有在芯块36和覆层33之间的径向间隙J。这由图3的圆圈内的部分被放大地示出了。

当反应堆1例如要在其额定总功率PN下操作时，芯块36的核燃料，按照本领域使用的术语，将被预处理。

预处理基本上通过由于覆层33的蔓延和芯块36的膨胀而使芯块36和覆层33之间的间隙J闭合来表征。

更具体地说，对于每个芯块36，可以开始以下步骤：

1)在棒的外部(一次管路8的水)和内部之间的压力差的作用下，覆层33借助于沿径向朝向棒24的内侧蔓延而变形。其它方面都相同，覆层33的蔓延率是构成覆层的材料的一个特征。此外，芯块36中的大部分保留的裂变产物使芯块36膨胀。在这个阶段期间，从负载的观点看来，覆层33的应力完全是在棒24的外部和内部之间存在的差动压力引起的。在覆层33中的应力是压缩应力(一般为负值)。

2)在芯块36和覆层33之间的接触在一个时间间隔结束时开始，所述时间间隔基本上依赖于局部放射条件(功率，中子通量，温度......)和覆层33的材料。实际上，通过一个时间间隔逐渐地实现接触，所述时间间隔从软接触开始，然后实现强接触。在覆层33的内表面上的芯块36的氧化物的接触压力导致覆层33中的应力的反向，其成为正的，并通过牵引对覆层施加应力。

3)芯块33的膨胀继续进行，并强迫覆层33沿向外的方向变形。当建立一个永久的状态时，此时由于覆层33的材料的驰豫，膨胀足够慢，允许覆层33作用力达到均衡。分析表明，在这些条件下，按照拉力而产生的应力值是中等的(几十MPa)，对于覆层33的完整性不构成任何威胁。

尽管在相当低的应力值下因为在覆层33中的热机均衡使得在永久状态期间覆层33没有失效的危险，但是只要由棒24提供的功率急剧变化，危险就会发生。

功率的增加导致棒24中的温度的增加。假定在氧化铀芯块36和锆合金覆层33之间的机械特性(热胀系数，杨氏模量)的差和温差，芯块36将比覆层33膨胀得更多，因而把其变形强加于覆层33上。

此外，在覆层33和芯块36之间的空间内腐蚀性的裂变产物例如碘的存在，产生应力腐蚀的条件。用这种方式，在功率瞬变或改变发生期间由芯块36强加于覆层33上的变形可能引起覆层33的故障。

出于安全的原因，覆层33的故障是不允许的，因为其可能导致裂变产物被释放在一次管路8内。

在反应堆1的正常操作期间，即在被称为1类的情况下，可能引起瞬变功率发生。功率的改变可能是需要的，尤其是为了适应由发电机5供电的电网的电能的需要。在被称为2类的故障情况期间也产生瞬变功率发生，例如负载的过量增加、在使用中的一组或几组束20的非控制的切除、硼酸的稀释或束20的未检测到的下降。

为了对于芯块36和覆层33的相互作用确保棒24的整体性，本发明提出，考虑到芯块/覆层相互作用确定反应堆1的操作参数的限制值。

为此，例如可以使用图4所示的那种数据处理系统40。所述系统40例如包括具有一个或几个处理器的信息处理单元42，数据存储装置44，输入/输出装置46，并选择地包括显示装置48。

用于确定操作参数的限制值的方法如图5的流程图所示。

由块50表示的第一步在于，确定一个物理量的值，在该值下在由棒24供应的核功率增加的事件中发生棒24的覆层33的故障。

所述物理量例如是覆层33中的周向或法向应力σ_θ。在其它的形式中，可以是一个或几个应力的函数，例如在σ_θ和径向与法向应力σ_r之间的差，或者在覆层33中的变形能量密度。

为了确定故障值，可以在试验反应堆中使棒24的给定数量的部分经受功率梯度或功率的突然增加，使所述部分例如在动力反应堆中预先放射，因此对应于不同的燃耗等级。

这种类型的梯度示意的示于图6，其中由棒部分24供应的每单位长度的功率PLIN被标于纵坐标上，时间被标于横坐标上。

图6中的点划线52表示棒部分24经受的功率梯度，在此期间覆层33未产生故障。

在梯度的端部由棒部分24提供的高功率由线52的部分54表示。这个高功率被保持几小时。

实线56表示使覆层33产生故障的棒部分24的情况。在这种情况下，由线56的部分58示意地表示的梯度被立即中断，使功率PLIN快速为0。

对于每个棒部分24，由物理量σ_θ达到的最大值σ_θMAX借助于在图5中标号为60的软件计算，所述软件例如被存储在系统40的存储装置44中。这种软件60可以是一个常规的软件，其利用有限元，以便模拟棒部分24的热机行为。

图7表示对于相应于不同的燃耗等级的棒24的每个部分用这种方式计算的σ_θMAX。

在图7中，纵坐标表示应力，横坐标表示燃耗。

保持的故障值将小于或等于覆层33实际上已经出现故障的值σ_θMAX的最小值。

在图7的例子中，在棒24中只产生了一个故障，其由实线方块61表示。

因而，对于该方法的其余部分保持的故障值σ_θRUP大约为535MPa。

接着，如图5的块62示意地表示，对堆芯2中存在的每个棒24产生历史功率数据。

棒24的局部热机状态取决于这些历史数据。因此，知道从棒24被引入堆芯2中直到要被模拟的故障的时间的由每个棒24供应的功率的历史数据是有利的。

这些历史数据可以用模拟棒24的中子行为的软件建立，所述软件在图5中用标号63表示，并被存储在装置44中。这种软件可以是基于有限元的常规的软件。

对于堆芯2的不同的操作方式产生关于每个棒24的历史操作数据，所述操作方式即：

-堆芯2的总功率P等于其额定功率PN的基本操作，

-控制束20被引入燃料组件16中在减小的功率下的操作，

-把控制束20从燃料组件16中除去在减小的功率下的操作。

可以考虑不同的减小的功率值例如10％PN，30％PN，50％PN...产生历史数据。

在图5中由块64表示的2类故障的初始条件的模拟借助于软件63并例如借助于用于模拟整个反应堆1的行为的另一个软件65进行。这可以是常规的软件，尤其包括为保护反应堆1而进行的系统的调节的考虑。

在步骤64期间模拟的条件相应于所谓的1类情况。

这种情况位于图8的图表的包络66中，其中纵坐标表示相对于其额定功率PN的反应堆1的总功率的百分数，横坐标表示在堆芯的上部和下部之间的功率间隔ΔI。

在平面P/ΔI中的初始条件被这样选择，使得在堆芯2中发生瞬变功率的情况下总功率的增加最大。

这些初始条件借助于氙波动获得，所述氙波动由反应堆2的总功率P的瞬时改变结合控制束20的运动而产生，导致堆芯中的功率分配的破裂。

因而，初始条件的特征在于：

-棒24中的燃耗的速率，

-由堆芯2供应的总功率P，

-堆芯2中的功率的轴向分布，

-氙的轴向分布，

-控制束20的位置，以及

-在一次管路8的水中硼的浓度。

在由块64示意地表示的步骤之后，模拟导致功率的突变的故障期间反应堆1的瞬变操作的情况，如块67示意地表示的。这些瞬变事件例如借助于软件63和65来模拟。由在步骤64中建立的初始条件以每个周期几个瞬间模拟在故障期间的瞬变事件。

在导致堆芯2中的功率的改变最大和最快的故障期间模拟的瞬变事件是所谓的2类瞬变事件。

这些瞬变事件是下述的一些：

-负载的过量增加，

-在反应堆1处于使用状态时控制束20的组的非控制的切除，

-束20下降。

负载的过量增加相当于蒸气发生器3中蒸气流量的快速增加。这种增加导致在堆芯2的热功率和蒸气发生器3的负载之间的不平衡。这种不平衡导致一次管路8的冷却。由于借助于控制束20的合适的效果与/或对堆芯2的平均温度的控制，使得堆芯2的反应性因而核通量增加。因而，由堆芯2提供的总功率P快速增加。

为了模拟所述的瞬变事件，认为发生器3中的蒸气流量从其初始值增加到二次管路12的特性所允许的最大值。所述增加对于所研究的功率等级还足够慢，以便阻止由于增压器10中的低的压力而导致反应堆自动关机。

在反应堆工作时控制束20的组的非控制的切除导致反应性的非控制的增加。这引起堆芯2的总的核功率P和热通量的快速增加。直到二次管路12的释放阀或安全阀被打开，在蒸气发生器3中的热量的取出的增加速度才比一次管路8中释放的功率快速减少。这引起一次管路8的温度和水的压力增加。为了模拟这种瞬变事件，假定以72pas/mn的最大速度切除动力组，直到被完全切除。

如果一个或几个控制束20降落到堆芯内，则引起堆芯2的反应性和总功率P立即减少。在没有任何保护作用的情况下，由于逆反应和温度控制，用这种方式导致的一次管路8和二次管路12之间的不平衡使得堆芯2中的水的入口温度减小并增加中子的功率，直到达到一次管路8和二次管路12之间的新的平衡。已经下落的控制束20的存在导致径向功率分布的变形，而切除控制组导致功率的径向改变。

已经发现，不需要模拟在故障期间的其它的瞬变功率事件，因为发现这些比上述的那些具有较小的破坏。对于稀释故障尤其是这种情况。

在建立历史的功率数据和模拟故障期间的瞬变事件之后，在步68计算在步67模拟的在故障发生期间在棒24中达到的物理量σ_θ。所述步骤68使用步骤62和67的结果。实际上，对于每个瞬变事件，步骤68包括第一辅助步骤，其中对每个棒24粗略地进行计算。这种粗略的计算借助于软件60进行。作为一种改型，这种计算可以只对棒24的1/8进行，这是因为堆芯2是对称的。

因此，将确定其中达到物理量σ_θ的最高值的棒24。因此，这将是覆层33中的应力最大的棒24，或者是限制棒。作为一种改型，可以选择多个限制棒。

一旦用这种方式建立限制棒24，便可以在第二辅助步骤中对那一个棒24精确地计算在其覆层33中达到的物理量σ_θ的最大值。所述精确的计算可以由软件60进行。

接着，如块70示意地表示，借助于比较在步68中计算的最大值和在步50中建立的故障值σ_θRUP，可以确定在故障期间的瞬变事件期间覆层33是否具有故障的危险。

用这种方式，在步70期间，可以确定在模拟的在故障期间发生瞬变的情况下，在覆层33的故障的时刻堆芯2的操作参数的值。然后，这些确定的值作为操作参数的限制值，反应堆1的操作人员必须遵守所述限制值。

这种操作参数例如可以是棒24内的每单位长度的功率PLIN。用这种方式确定的参数的限制值可用于控制反应堆1，尤其可用于确定用于紧急停机或报警的门限值。

紧急停机的门限值例如可以等于在步70期间建立的PLIN的值，报警的门限值可以相应于所述限制值例如被减小一个给定的百分数的值。

在本发明的方法的特定的实施例中，在步64和67期间考虑反应堆1的下面的操作方式：

-基本操作，其中反应堆1在其额定的总功率PN下操作，

-在中级的总功率P1下的扩展的操作，

-在中级总功率P1下进行扩展的操作之后返回基本操作，

-连续的电网操作，

-一次控制操作，

-远程控制操作。

对于每个棒24，在基本操作期间的故障期间的瞬变事件的模拟相应于功率梯度的模拟，例如图6所示。

在中级功率下的扩展操作被定义为，在每24小时的周期内多于8个小时的时间，反应堆1以总功率P1在永久操作状态下进行的操作，其中P1小于或等于其额定功率PN的大约92％。

这种操作具有使棒24中的芯块36去条件化(deconditioning)的效果。

如果功率局部地减小，则在芯块36和覆层33中引起温度的降低，这导致这些元件的热膨胀的减少。每个芯块36具有比覆层33大的热胀系数，因此恢复较大的绝对膨胀。

对于给定的局部功率的减少，所述现象被进一步增强，这是因为，在每个芯块36中的温度的变化大于在覆层33中的温度的变化。

对于其中尚未建立在覆层33和芯块36之间的接触的棒24，径向间隙J增加。关于其中间隙J被闭合的棒24，间隙J被重新打开。

如果间隙J被重新打开，则由于压力的作用，根据覆层33的压缩，产生蔓延。当在瞬变期间发生瞬变事件时，这引起覆层33中的应力物理量σ_θ的增加。

图9表示对于棒24在这种操作期间的故障期间的瞬变事件的模拟。纵坐标表示棒24中的每单位长度的功率PLIN，横轴表示时间t。

线的部分72相应于在中级功率下的扩展的操作。在棒24中的每单位长度的功率PILIN小于相应于额定总功率PN的每单位长度的额定功率PNLIN。相应于功率梯度的瞬变事件由同一线的部分74示意地表示。该瞬变事件在点76以覆层33的故障结束。

在中级功率下的扩展的操作的模拟可以对几个中级功率值PILIN进行，以便覆盖当使用反应堆1时可能遇到的各种情况。

此外，可以进行这种模拟，以便确定那种操作方式的最大允许持续时间tmax，使得在阶段72之后的瞬变事件74不会引起覆层33的故障。

为此，增加持续时间的阶段72被模拟，直到达到所选物理量的故障值。时间tmax是达到故障值所需的阶段72的持续时间。

由于下述的原因，关于芯块/覆层的相互作用，研究在中级功率下在扩展操作之后恢复到基本操作是有利的。

如果局部功率增加，则引起棒24的芯块36和覆层33中的温度增加。每个芯块36的热胀系数大于覆层33的热胀系数，芯块36把其变形强加于覆层33上，导致其中相对高的应力。因此，导致燃料的重整(reconditioning)。

这种操作如图10的线所示，其中每单位长度功率PILIN为72的阶段之后是额定值PNLIN为78的阶段。

为了模拟恢复到基本操作，图10的阶段72最好持续时间tmax。

连续的电网操作是这样一种操作，其中反应堆1交替地在减少的总功率PR附近和以大约额定总功率PN下操作。减少的总功率例如可以是大约PN的30％或50％。例如，在每24小时的周期内在减小的功率附近操作的持续时间可以是8小时，大约在最大功率PN下的操作持续时间是16小时。在每个阶段总功率P可以在相应的参考值PR或PN附近改变，以便适应于由发电机5供电的电网的电能的需要。当参考值是PN时，功率的改变只是负的。

在这种方式下的操作的模拟可以从基本操作进行。

在这种情况下，前面计算的被减少一个校正值的值被用作故障值。当相关的物理量σ_θ是应力或者是应力值的差时，所述校正值一般大约是20MPa。

为了确定校正值，可以使用软件60。可以粗略地模拟在基本操作期间的瞬变事件和在连续的电网操作期间的瞬变事件。

为了简化计算，可以按照图11建立连续电网操作模型，其中纵坐标表示每单位长度的功率PLIN，横坐标表示时间t。未示出在上下值附近的波动。为了把所述波动考虑进去，在不同的包络中利用减小的功率值PRLIN和升高的功率值PELIN进行多次模拟。然后把由软件60对于两种操作方式计算的最大值σ_θ之间的差作为校正值。

在一次控制操作方式中，总功率P在大约98％PN的参考值附近波动。在该参考值附近的改变可以大约是+2％PN和-3％PN。

在远程控制操作方式中，总功率P在大约为92％PN的参考值附近波动。在这个参考值附近的改变可以大约是+8％和-7％PN。

用和连续电网操作相同的方式，可以由基本操作模拟一次控制操作和远程控制操作，表征故障的物理量的值再次受到偏置的影响。

用这种方式，在基本操作期间只进行一次计算，并使用校正的故障值考虑基本操作、连续电网操作、一次控制操作和远程操作。

在一个比较简单的实施例中，可以只考虑基本操作。

可以在棒24的不同的燃耗率下对控制束20的每一种配置进行基本操作方式的模拟或者几种操作方式的多种模拟。

因而，对控制束20的每一种配置借助于燃耗率提供每单位长度的功率PLIN的限制值。

除了这些将用作自动关闭反应堆2的阈值的限制值之外，图5的步骤70还允许确定这样的一些阈值，由这些阈值，除了关闭反应堆2之外的动作将被自动地触发。这些例如是所谓的C4阈值，其相应于用于紧急停机的阈值减少3％，由这个阈值，将自动地限制涡轮机4的负载。

这还可以是报警阈值，其可被调节到阀值C4减少3％。

用这种方式实现的方法可以得到图8所示的使用的包络的限制。

在该图中，标号90表示相应于2类操作情况的包络。这个包络位于包络66周围。标号92表示这个包络的边界(虚线)，因为它们在按照本发明的方法被使用之前被确定。

使用本发明的方法导致这些边界92的一些被重新限定。新的边界94在图8中用实线表示。因此被基于本发明的方法重新限定的包络90较窄。边界94，其相应于紧急停机的阈值，因此比当前使用的更精确。因此使用由本发明的方法获得的限制参数进行反应堆1的操作更为安全。

应当理解，边界94右方的每个部分相应于一对限制值P和ΔI。

确定的时间tmax也构成借助于本方法确定的操作参数的一个限制值。该值允许操作者在减少的功率下增加操作时间，因此借助于减少对棒24破坏的危险，最佳地使用反应堆2的容量。

用这种方式，所述的方法使得能够验证操作参数的限制值和安全规程，使得能够在需要时修改操作参数的限制值，并使得能够把太窄的旧的限制转换成富余的以供使用。用这种方式，可以确保其安全操作，同时最佳地使用其容量。

在一种一般的方式中，步骤50可以和本方法的其余部分分离地进行，用于建立反应堆2的操作参数的限制值。

在一种一般的方式中，本方法的各个步骤也可以由在装置44中存储的一个并且相同的软件实现。

上述的原理可以应用于加压水反应堆之外的反应堆，例如沸水反应堆。

Claims

1.一种用于确定核反应堆(1)的至少第一操作参数(t，PLIN，P，Δl)的至少一个限制值(tmax)的方法，所述核反应堆包括一个堆芯(2)，其中装填燃料组件(16)，所述燃料组件(16)包括燃料棒(24)，每个燃料棒包括核燃料的芯块(36)和包围着芯块(36)的覆层(33)，其特征在于所述方法包括以下步骤：

b)模拟核反应堆(2)的至少一个瞬变操作的发生，

c)计算在所述瞬变操作发生期间在燃料棒(24)的至少一个覆层(33)中的物理量(σ_θ)达到的值，以及

d)当在步骤c)中计算的值对应于表征覆层(33)的故障的所述物理量的值(σ_θRUP)时，确定所述第一操作参数的值作为限制值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前，其包括一个步骤，用于：

a)建立表征所述覆层(33)的故障的所述物理量的故障值(σ_θRUP)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a)包括下述辅助步骤：

a1)使燃料棒(24)经受核功率的梯度，

a2)计算在功率梯度期间发生了故障的至少一个覆层(33)中的物理量(σ_θ)达到的值(σ_θMAX)，

a3)从在步骤a2)中计算的达到的值中选择最小值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤d)中使用的故障值等于在步骤a3)中选择的最小值。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤d)中使用的故障值等于在步骤a3)中选择的并由表示反应堆的操作方式的系数校正的最小值。

6.如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤c)之前包括一个步骤，用于：

b’)确定至少一个其覆层(33)在步骤b)模拟的瞬变事件期间受到最大应力的燃料棒(24)，

对于在步骤b’)确定的每个燃料棒(24)执行步骤c)。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b’)包括下列辅助步骤：

b’1)估算在多个燃料棒(24)的覆层(33)中所述物理量(σ_θ)达到的值，以及

b’2)选择在步骤b’1)中其被估算的值为最高的燃料棒(24)作为其覆层(33)受到最大应力的燃料棒。

8.如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一操作参数是由燃料棒(24)提供的每单位长度的功率(PLIN)。

9.如权利要求1到7任何一个所述的方法，其特征在于，所述第一操作参数是反应堆(1)以小于其额定功率(PN)的中级功率操作的时间间隔(t)。

10.如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，所述限制值是用于触发所述反应堆(1)紧急关闭的限制值。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括至少一个步骤，用于：

e)由在步骤d)确定的紧急关闭的限制值确定用于触发报警的限制值。

12.如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，对于从由下述构成的组中选择的反应堆(1)的至少一个操作方式执行步骤b)：

-反应堆(1)的总功率等于其额定功率的操作方式，

-在中级功率下操作的扩展操作方式，其中在每24小时的间隔中的至少8小时的时间间隔内，反应堆(1)的总功率小于其额定功率，

-连续的网络操作方式，其中总功率在高功率(PN；PE)附近和低功率(PR)附近交替地改变，

-一次控制操作方式，其中反应堆(1)的总功率在参考值附近改变0到5％，所述参考值大约为在反应堆(2)的额定总功率的95％和100％之间的值。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对于至少一种操作方式，步骤b)到d)被用于另一种操作方式，其中所述另一种操作方式的被一个校正值校正的故障值作为所述物理量的故障值。

14.如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤b)模拟的瞬变事件是从包括下述的组中选择的瞬变事件：

-负载的过量增加，

-至少一组控制束(20)的不被控制的切除，

-控制束(20)之一下降。

15.如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，所述物理量是在覆层(33)中的应力或一个或几个应力的函数。

16.如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，所述物理量是在覆层(33)中的变形能量密度。

17.一种用于确定核反应堆(2)的操作参数的至少一个限制值的系统(40)，其特征在于其包括用于执行按照前面任何一个权利要求所述的方法的步骤的装置(42，44，46，48)。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，包括至少一个计算机(42)和存储装置(44)，所述存储装置中存储有用于执行由所述系统执行的确定方法的步骤的至少一个程序。

19.一种包括用于执行按照权利要求1到16任何一个所述的方法的步骤的指令的计算机程序。

20.一种用于计算机中并且在其上记录有按照权利要求19所述的程序的介质。