[发明专利]确定核反应堆堆芯三维功率分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定核反应堆堆芯三维功率分布的方法。 本发明的另一个目的是监视核反应堆堆芯正常操作的至少一个限制 参数。本发明尤其适合于压水核反应堆。

背景技术

在正常操作中，核反应堆的堆芯必须遵守保证万一发生事故时 符合安全标准的某些条件。这些条件(称为1类条件)对应于安全 研究中采取的初始状态；因此，在正常操作中超过这些条件会破坏 安全验证。不断地核实遵从正常操作极限，限定了“监视堆芯事故 前条件”的功能。

这些条件是从代表核反应堆堆芯的组成燃料棒特定激活的参 数制定出来的。以举例的方式，可以引用简单的参数，诸如堆芯的 功率水平或者代表功率分布形式的因子(ΔI，FΔH等)，还有更高 级的参数，诸如临界热通量比值(与临界沸腾现象有关)或者线性 功率密度(与燃料熔化现象有关)。因此，监视堆芯事故前条件可 以通过计算这些参数中的一个或更多并与通过安全研究给出的预定 阈值对比来完成。当选择的限定监视功能的参数是简单的时候，必 须还采取不利假设来覆盖与这些参数的阈值对应的大量事故前状 态。这些不利假设与事故研究中的安全标准遵从的兼容性要求反应 堆堆芯的正常操作范围减小。因此，看起来改进监视功能，也就是 说使用更高级的参数限定反应堆堆芯的正常操作极限，允许反应堆 堆芯的正常操作范围得以扩展并因此允许操作得到挽救。

监视功能改进所对应的是需要有一种评估其所基于的高级参 数的在线方法。如本例的情况那样，这种评估最常见的是必须访问 在核反应堆堆芯中产生的功率分布的图像。这再一次说明，用来访 问这种堆芯中功率分布图像所用的手段越简单，相关的保守性就越 高，反应堆堆芯正常操作范围被截去的就越多。现在用来监视核反 应堆堆芯正常操作极限的大多数方法，通过将二维径向图像与一维 轴向图像相结合，重现堆芯中功率分布的图像。

以三维方式重建堆芯功率分布的方法也是已知的。

但是，这些方法必须在堆芯中添加额外的仪器。

发明内容

在这种情况下，本发明的目的是减轻前述的缺点，本发明旨在 提供一种用于确定堆芯三维功率分布的方法，该方法是有效的并且 不需要添加额外的仪器。

为此目的，本发明提出了一种用于确定核反应堆堆芯三维功率 分布的方法，所述方法由编程的装置来实现，所述堆芯包括多个燃 料组件，所述方法通过使用一组用于测量在反应堆容器外提供的用 于测量中子通量的检测器和一组用于测量所述燃料组件出口处的冷 却剂温度的探测器来确定核反应堆堆芯三维功率分布，所述方法包 括下述步骤：

-基于堆芯操作参数值，通过使用即时求解扩散方程的中子计 算代码并更新燃料消耗过程中堆芯的同位素平衡，确定第一三维功 率分布，

-通过利用设置在所述反应堆容器外面的所述中子通量测量检 测器和所述温度测量探测器给出的测量结果调整所述第一三维功率 分布，确定新三维功率分布。

-连续地控制所述中子计算，所述控制包括下述步骤：

-从表征反应堆当前操作的参数值在时间步t_i计算堆芯的当前 三维功率分布。

-在调整了至少一个表征反应堆当前操作的参数以使堆芯边缘 处一组组件上的平均功率轴向不平衡的计算结果和测量结果之间的 差值最小之后，在时间步t_i计算新三维功率分布。

-使用从先期计算结果中给出的新功率分布作为在随后的时间 步t_i+1进行中子计算的初始条件。

“即时”被理解为指的是针对每一个时间步用不到一分钟(在 30秒的量级上)的时间步执行中子计算。

由于本发明，可以从通过在线执行的中子计算得到的三维信 息，评价堆芯中的功率分布。这个信息由从关于压水反应堆现有仪 器(称之为芯外部分的反应堆容器外面的热电偶和探测器)得到的 测量结果进行校正，以考虑计算时堆芯的所有特性。这种方法不要 求必须有任何额外仪器。这种校正的结果是堆芯当前功率分布的三 维图像，其用作确定正常操作的高级限定参数(例如已知为DNBR 的偏离自然沸腾比和线性功率)的基础。