基于三维时空动力学的大反应性测量方法

摘要

本发明公开了基于三维时空动力学的大反应性测量方法，本发明基于三维时空动力学或修改因子

说明书

技术领域

本发明涉及大反应性测量技术领域，具体涉及基于三维时空动力学的大反应性测量方法。

背景技术

核反应堆堆芯的大反应性测量主要针对物理试验过程中的控制棒积分价值、卡棒次临界度、停堆深度等测量过程。

核电站常用的反应性测量方法有：调硼法、换棒法以及动态刻棒法。其中，调硼法通过调硼浓度测量控制棒微、积分价值，但测量时间长且成本高；换棒法不需要调硼、耗时稍短，可测控制棒积分价值；动态刻棒法通过下插控制棒，结合计算分析与实测数据，可在较短时间内较精确地测量控制棒积分价值，是现在核电站广泛使用的方法。但上述方法一般用于约2000pcm以内的反应性测量，用于大反应性测量具有局限性。

现常用的大反应性测量方法为落棒法，落棒法的基本原理是：瞬时将控制棒落入处于临界状态的反应堆内，同时测量中子计数率随时间的变化，结合落棒前后的中子计数率计算出待测的反应性。该方法通过落棒，可实现控制棒积分价值、卡棒次临界度、停堆深度等大反应性的快速测量，但该方法基于点堆模型，测量结果易受中子通量空间效应的影响，在大反应性测量过程中存在误差。

发明内容

本发明的，目的在于提供基于三维时空动力学的大反应性测量方法，对现有落棒法进行修正，解决采用落棒法进行大反应性测量存在误差的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于三维时空动力学的大反应性测量方法，包括以下步骤：

1)、基于三维时空动力学获得测量修正物理参数：

a)基于三维时空动力学分析，通过计算获得落棒测量过程中各时刻的探测器处中子通量绝对值φ_D(t)，并得出落棒结束状态稳态下的中子有效增值系数k_c；

b)、通过三维时空动力学计算分析得出的堆内中子通量分布绝对值φ(r,E,t)以及动态测量前临界稳态的共轭通量分布φ^*(r,E)，由下式得出堆芯中子通量分布形状函数：

式中，r为三维空间位置，E为中子能量，V为某一空间体积，v(E)表示中子能量为E的中子速度，φ(r,E,t)为堆内中子通量分布绝对值，φ^*(r,E)为动态测量前临界稳态的共轭通量分布；

c)、由堆芯中子通量分布形状函数ψ(r,E,t)和中子通量绝对值φ(r,E,t)得出中子通量分布幅度函数p(t)：

d)、由探测器处中子通量绝对值φ_c(t)和中子通量幅度函数p(t)得出探测器处中子通量分布形状部分ψ_D(t)：

2)、基于测量修正物理参数获得反应性修正因子C：

将中子通量分布幅度函数p(t)和k_c代入下式，得出反应性修正因子C：

式中，Λ中子代时间；β为缓发中子有效份额；β_i为第i群缓发中子份额；λ_i为第i群缓发中子衰减常数，上述参数由物理计算软件或其他计算方法计算得出；

3)、测量大反应：

依照提棒程序提升控制棒，使反应堆达到临界，调整反应堆功率，将其稳定在某一水平，使得堆外中子探测器的电流水平满足测量要求，稳定3min，将待测控制棒落入堆芯，同时采集中子电流信号I_m(t)以及落下控制棒的棒位信号，

由探测器处中子通量分布形状部分ψ_D(t)，通过下式对测量电流信号I_m(t)进行初步修正：

通过下式获得修正后的大反应性ρ：

式中，Λ中子代时间；β为缓发中子有效份额；β_i为第i群缓发中子份额；λ_i为第i群缓发中子衰减常数，上述参数由物理计算软件或其他计算方法计算得出。I(t)为优化后的测量电流信号，C为修正因子。

本发明针对现有反应堆大反应性测量方法基于点堆模型的不足，通过三维时空动力学分析，对测量过程进行修正，建立了一种能够消除点堆模型测量大反应性空间效应误差的反应堆大反应性测量方法。本方法采用基于三维物理模型计算的物理参数，获得修正因子，改进了原有测量方法的不足，提高了大反应性测量结果的准确性。

进一步地，采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件进行三维时空动力学计算分析，直接得出探测器处的中子通量绝对值φ_D(t)；或者采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件计算堆芯各个位置中子通量对堆外探测器处中子通量贡献的响应函数R(r,E)，结合三维时空动力学分析程序得出的堆内中子通量分布φ(r,E,t)，算出探测器处的中子通量绝对值φ_D(t)，计算公式如下：

式中，r为三维空间位置，E为中子能量，V为某一空间体积，φ(r,E,t)为堆内中子通量分布绝对值。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明针对现有反应堆大反应性测量方法基于点堆模型的不足，通过三维时空动力学分析，对测量过程进行修正，建立了一种能够消除点堆模型测量大反应性空间效应误差的反应堆大反应性测量方法。本方法采用基于三维物理模型计算的物理参数，获得修正因子，改进了原有测量方法的不足，提高了大反应性测量结果的准确性。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

基于三维时空动力学的大反应性测量方法，包括以下步骤：

1.基于三维时空动力学的大反应性测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、基于三维时空动力学获得测量修正物理参数：

a)基于三维时空动力学分析，通过计算获得落棒测量过程中各时刻的探测器处中子通量绝对值φ_D(t)，并得出落棒结束状态稳态下的中子有效增值系数k_c；

b)、通过三维时空动力学计算分析得出的堆内中子通量分布绝对值φ(r,E,t)以及动态测量前临界稳态的共轭通量分布φ^*(r,E)，由下式得出堆芯中子通量分布形状函数：

式中，r为三维空间位置，E为中子能量，V为某一空间体积，v(E)表示中子能量为E的中子速度，φ(r,E,t)为堆内中子通量分布绝对值，φ^*(r,E)为动态测量前临界稳态的共轭通量分布

采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件进行三维时空动力学计算分析，直接得出探测器处的中子通量绝对值φ_D(t)；或者采用基于高保真模型的蒙特卡罗方法分析软件计算堆芯各个位置中子通量对堆外探测器处中子通量贡献的响应函数R(r,E)，由下式结合三维时空动力学分析程序得出的堆内中子通量分布φ(r,E,t)，算出探测器处的中子通量绝对值φ_D(t)；

式中，r为三维空间位置，E为中子能量，V为某一空间体积，φ(r,E,t)为堆内中子通量分布绝对值；

c)、由堆芯中子通量分布形状函数ψ(r,E,t)和中子通量绝对值φ(r,E,t)得出中子通量分布幅度函数p(t)：

d)、由探测器处中子通量绝对值φ_c(t)和中子通量幅度函数p(t)得出探测器处中子通量分布形状部分ψ_D(t)：

2)、基于测量修正物理参数获得反应性修正因子C：

式中，Λ中子代时间；β为缓发中子有效份额；β_i为第i群缓发中子份额；λ_i为第i群缓发中子衰减常数，上述参数由物理计算软件或其他计算方法计算得出；

3)、测量大反应：

依照提棒程序提升控制棒，使反应堆达到临界，调整反应堆功率，将其稳定在某一水平，使得堆外中子探测器的电流水平满足测量要求，稳定3min，将待测控制棒落入堆芯，同时采集中子电流信号I_m(t)以及落下控制棒的棒位信号，

由探测器处中子通量分布形状部分ψ_D(t)，通过下式对测量电流信号I_m(t)进行初步修正：

通过下式获得修正后的大反应性ρ：

式中，Λ中子代时间；β为缓发中子有效份额；β_i为第i群缓发中子份额；λ_i为第i群缓发中子衰减常数，上述参数由物理计算软件或其他计算方法计算得出；I(t)为优化后的测量电流信号，C为修正因子。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。