[发明专利]高温气冷堆功率控制方法、控制系统及高温气冷堆核电站

说明书

本发明提供了一种高温气冷堆的功率控制方法，包括：获取高温气冷堆的核功率设定值、核功率测量值和冷却剂温度测量值；根据所述的高温气冷堆的核功率设定值和核功率测量值，确定冷却剂温度设定值；根据所述冷却剂温度设定值和冷却剂温度测量值，确定冷却剂流量设定值；和根据所述的冷却剂流量设定值，控制冷却剂驱动装置的功率。

技术领域

本发明属于核能科学与工程领域，具体来说，涉及一种调节氦气流量的高温气冷堆功率控制方法。

背景技术

反应堆功率控制是核电站控制系统中最重要的一部分。功率控制需要保证核功率以及一回路冷却剂温度的暂态特性和稳态特性满足反应堆安全、稳定、高效的运行要求。目前，国内外大量的学者对反应堆功率控制进行了研究。现阶段的反应堆功率控制都是采用调节控制棒棒位的方案进行实现的。具体的控制原理如图1所示。现有的核功率控制方案为串级控制，执行器为控制棒。控制回路外环为冷却剂温度控制，根据冷却剂的设定值和测量值确定核功率设定值，控制回路内环为核功率控制，根据核功率设定值和测量值确定控制棒棒速信号，驱动控制棒运动，进而实现反应堆功率控制。对于传统压水堆而言，冷却剂为一回路冷却水；对于高温气冷堆，冷却剂为一回路氦气。由于压水堆的一回路为恒定流量运行方式，因此只能采取上述原理的控制方案。

对于高温气冷堆而言，一回路的流量在不同的功率水平下并不相同，因此为变流量运行，一回路氦气流量通过改变氦气风机转速进行调节。一回路氦气流量变化时，会改变堆芯燃料元件和氦气之间的换热系数，使得两者之间的换热量发生变化，进而改变燃料元件的温度。由于高温气冷堆堆芯温度在全功率范围内具有反应性负反馈效应，因此氦气流量变化引起的燃料元件温度变化通过温度反应性负反馈改变中子通量，进而可以实现高温气冷堆功率控制。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术缺陷中的至少一个，本发明提供一种可用于高温气冷堆的功率控制方法，包括：获取高温气冷堆的核功率设定值、核功率测量值和冷却剂温度测量值；根据所述的高温气冷堆的核功率设定值和核功率测量值，确定冷却剂温度设定值；根据所述冷却剂温度设定值和冷却剂温度测量值，确定冷却剂流量设定值；和根据所述的冷却剂流量设定值，控制冷却剂驱动装置的功率。

根据本发明的一个方面，其中所述冷却剂为氦气，所述冷却剂驱动装置为氦气风机，所述控制冷却剂驱动装置的功率的步骤包括：控制所述氦气风机的转速。

根据本发明的一个方面，所述高温气冷堆具有串级结构的控制回路，所述控制回路包括外环控制的主回路和内环控制的副回路。

根据本发明的一个方面，其中所述主回路根据高温气冷堆核功率设定值和核功率测量值，确定冷却剂温度设定值。

根据本发明的一个方面，其中所述副回路根据冷却剂温度设定值和冷却剂温度测量值，确定冷却剂流量设定值，实现冷却剂温度控制。

根据本发明的一个方面，其中所述主回路和副回路通过比例积分控制算法来进行控制。

根据本发明的一个方面，所述的高温气冷堆的功率控制方法还包括：检测高温气冷堆的核功率测量值和冷却剂温度测量值，以判断高温气冷堆的运行是否发生故障；当核功率测量值出现异常时，将基于核功率设定值和核功率测量值确定的冷却剂温度设定值的自动运行切换至手动运行；当冷却剂温度测量值出现异常时，将基于冷却剂温度设定值和测量值确定的冷却剂流量设定值的自动运行切换至手动运行；当上述异常解除时，手动运行切换至自动运行。