[发明专利]事故后堆外核中子通量监测方法、装置以及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种事故后堆外核中子通量监测方法、装置以及可读存储介质，方法包括：监测预选的每一种事故后物理现象的所有场景参数的参数值；基于每一种物理现象的所有场景参数的参数值以及预先确定的每一种物理现象对中子通量的影响因子的函数，确定当前的每一种物理现象对应的影响因子；利用预选的每一种物理现象对应的影响因子，同时对探测器测量回路内产生的电流进行修正；对修正后的电流进行电流与和功率的转换以得到堆芯核功率。本发明通过引入一系列影响因子，统筹考虑事故后物理现象对堆外核中子通量测量过程的影响，能弱化甚至消除这些物理现象对堆外核中子通量测量的影响，确保操纵员能够正确地诊断堆芯反应性水平。

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种事故后堆外核中子通量监测方法、装置以及可读存储介质。

背景技术

压水堆核电厂一般安装有堆外核中子通量测量装置(或称作：堆外核中子通量测量通道)，用以连续测量反应堆堆芯的核中子通量水平，实时监测堆芯反应性的变化情况及堆芯核功率的变化趋势，反应性是反映核反应堆物理状态的物理量，表征反应堆偏离临界状态的程度，临界是指堆芯核裂变反应产生的新中子刚好可以维持反应堆持续的裂变反应。堆外核中子通量测量装置的探测器一般采用γ补偿电离室、硼比计数管等测量探头，探测器一般安装固定于反应堆水池池壁内侧，安装高度水平于堆芯燃料组件活性区的中心。堆芯核裂变反应产生的中子一部分被反应堆冷却剂慢化而滞留在堆芯内部，维持持续的链式核裂变反应；另有一部分中子穿透压力容器，向压力容器四周弥散。弥散到探测器位置的中子在探测器内发生电离反应，从而在测量回路内产生电流，电流的大小与堆芯核中子通量水平(堆芯核功率)存在比例关系，测量原理如图1所示(图中In为探测器内电离反应产生的电流，Ke为电流-功率转换因子)。堆外核中子通量测量装置覆盖了从机组达临界到功率运行期间的堆芯核中子通量变化范围，跨越近10个量级。其不仅在正常运行工况下使用，也用于在事故后监测堆芯的核中子通量变化情况，进而对堆芯反应性状态进行评估。

堆外核中子通量测量通道被用于监测事故运行工况下可能的反应堆重返临界和伴随的核功率增加的风险。而事故后的一些物理现象对堆外中子通量测量通道的响应有显著影响，如：文献《Analysis of the source range monitor during the first fourhours of the Three Mile Island unit 2accident》(Nuclear Technology Vol.84,1989.2)对三哩岛事故期间堆外核中子通量测量通道的响应情况进行了分析，分析结果表明：在主泵运行期间，随着堆芯冷却剂空泡份额(汽液两相流动中汽相部分所占的比例)的增加，堆外核中子通量测量通道测得的核中子通量水平越来越偏离堆芯真实的核中子通量水平(最高可达可数10倍)；同样地，在主泵停运后，一回路冷却剂(兼作慢化剂)丧失导致的堆芯裸露会使得堆芯内部中子慢化效应显著减弱，慢化中子份额显著降低而使堆芯实际处于次临界状态，但是堆芯裸露也会导致外逸的中子数量明显增加，到达堆外核中子通量测量通道的中子数目也将明显增加，此时核中子通量测量通道测得的中子通量将数十倍于堆芯实际的中子通量水平。文献《SOP堆芯次临界状态监测问题研究》(核电子学与探测技术，Vol.34，2014)的分析表明如果反应堆控制棒卡棒将导致堆芯中子通量分布的不均匀，靠近卡棒位置的核中子通量测量通道测得的核中子通量水平将高于堆芯的平均中子通量水平，而远离卡棒位置的核中子通量测量通道测得的核中子通量水平将低于堆芯的中子通量水平。等。

考虑到上述事故后物理现象对堆外核中子通量测量通道的不可忽视的影响，直接读取核中子通量测量通道的测量值，依据测量值评估堆芯反应性状态可能会造成对堆芯次临界状态的错误诊断。可以说，想要在所有工况下依据堆外核中子通量测量通道的指示判断堆芯次临界状态是不可能的，堆外核中子通量测量通道信号的演化并不一定反映堆芯次临界度的变化。要定义一个阈值表征反应堆确实处于次临界状态是比较困难的，有可能堆外核中子通量测量通道信号数值很小而反应堆已经临界，或堆外核中子通量测量通道信号数值很大而反应堆实际上却处于次临界。因此，在事故后使用堆外核中子通量测量通道监测堆芯反应性状态时，有必要对上述物理现象的影响进行必要且合理的考虑。