[发明专利]一种标定核反应堆堆芯出口热电偶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯监测、控制及保护技术领域，尤其涉及一种标定核反应堆堆芯出口热电偶的方法。

背景技术

如图1所示，反应堆堆芯活性区02是由多个燃料栅元组件03组成的区域，被包括在一个钢制压力容器01内。压力容器01、蒸汽发生器13及主泵16及相关的管道设备，构成了封闭的冷却剂回路，称为一回路。由蒸汽发生器13二次侧、蒸汽管道及汽轮机15及相关设备构成的封闭回路称为二回路。

反应堆热功率水平及分布与反应堆内的中子通量水平及分布密切相关。反应堆在实际运行时需要周期性地进行堆内中子通量密度的测量，通常采用堆芯可移动式探测器系统04或者堆芯固定式探测器系统06进行堆内测量。可移动式探测器04通过指套管05将测量探头送入堆芯并测量，信号传递到堆内测量系统RIC中。

堆芯活性区顶部布置了约40个热电偶，用于堆芯出口冷却剂温度的测量。信号通过机构支撑管08传递到RIC系统中。环路的入口温度测量11及环路出口温度测量10信号作为堆芯保护及控制信号源，参与堆芯的运行保护。图2给出了国内CPR机组典型的堆内探测器通道及堆芯出口热电偶的径向布置图。

在两个通量图测量之间，为了能够得到一种连续实时且保证精度的三维功率分布，必须采用堆芯内部的其他硬件的测量值。

堆芯单独组件的功率可以通过经过该组件的冷却剂的焓升得到。另外一方面，焓升是由组件内部的冷却剂温度变化、冷却剂压力及冷却剂物性决定的。通常，冷却剂压力变化不大并可以直接测量，而冷却剂的物性参数也是已知的。组件内部的温度升，由组件的入口温度和组件出口温度决定。而入口温度由环路入口温度热电偶得到，并在进入组件入口前已经被充分搅浑，并认为是均匀的。因此在堆芯部分组件的冷却剂出口位置布置了热电偶测量堆芯出口温度。装有热电偶的组件，可以通过入口温度和出口温度的温升，得到组件测量的焓升。并且如果冷却剂在该组件内部的流量等参数被精确知道，则可以精确的计算该组件的功率。

然而在压水堆组件中，各组件间的冷却剂是相互流动的，即存在相邻组件间的横向的搅混流。因此堆芯出口热电偶的测量值，并不仅受该热电偶所在组件功率的影响，也受到周围组件的影响。

横向搅混流的影响，可以通过测量组件功率与由热电偶焓升得到的组件功率之间的比值来定量地表示，称为搅混因子。在理想的情况下，组件间不存在搅混流时，测量的冷却剂焓升与测量的组件功率的比值应该为1.0。由于组件间不规则的横向搅混流受组件及周围组件功率水平的影响，这些搅混因子随着热电偶位置和堆芯功率水平的不同而变化。这些搅混因子，用于在线修正热电偶测量得到的焓升值。修正后的焓升值将用于调整理论三维堆芯节块模型的计算结果，得到“测量”的功率分布。

因此堆芯出口热电偶作为在线监测的测量硬件基础，用于实时产生测量的三维功率分布。测量功率分布的不确定性（精度），是受每个热电偶的标定系数（搅混因子）的不确定性（或称精度）所影响的。因此对于定量计算每个热电偶的搅混因子的不确定性就显得尤为重要。

通常在典型的在线监测系统（如中国广核集团研发的SOPHORA系统）的现有技术中，根据上一燃料循环（反应堆在两个停堆换料的运行过程，称为一个燃料循环）的满功率通量图下求解各热电偶的搅混因子，并求解各热电偶搅混因子的不确定性。根据各热电偶的不确定性，求解全堆总的不确定性。而通常情况下，测量的三维功率分布的不确定性与全堆总不确定性相关。

然而，每个单独热电偶的搅混因子，是随着功率水平的变化而变化的。因此在现有技术中，考虑了全堆搅混因子的总不确定性随功率水平变化的一个包络的经验公式表示。

发明人发现，现有技术的缺点在于：

（1）当上一个循环结束时，堆芯进行倒换料操作，组件布置的改变将显著改变每个单独热电偶搅混因子的大小。因此利用上一循环的通量图测量数据不能代表单个热电偶的特性，但研究表明其堆芯平均的不确定性随循环变化不大。

（2）由于前一个循环的满功率通量图测量次数及数据量的限制，对计算合理的热电偶搅混因子及搅混因子的标准差构成了挑战。

（3）采用搅混因子的不确定性随功率水平变化的保守经验公式，引入的保守性，减少了堆芯运行的安全裕量。