[发明专利]用于用在线计算DNBR来运行核反应堆的方法和对应的核反应堆

说明书

用于用在线计算DNBR来运行核反应堆的方法和对应的核反应堆方法包括以下步骤：‑获取表征核反应堆的运行的多个量；‑通过使用深度神经网络计算至少一个偏离泡核沸腾比，深度神经网络的条目使用所获取的量来确定，深度神经网络包括至少两个隐藏层，各个隐藏层具有至少五个神经元；‑计算至少一个计算的偏离泡核沸腾比与多个预定参考阈值之间的偏差；‑通过使用所计算的偏差来制订用于反应堆控制系统的控制信号，该控制信号是：*反应堆自动停止或警报；*不作任何事情；‑紧急停止核反应堆，或者如果相关的话发出警报信号。

【技术领域】

本发明总体涉及保护和/或监测压水核反应堆的堆芯以防止沸腾危机(boilingcrisis)。

【背景技术】

维持第一安全屏障(燃料包壳)的完整性是核反应堆设计中的主要目标，并且是此外通过使用数值计算代码模拟反应堆在各种意外瞬变期间的行为来进行的安全论证的主题。

该分析全部记录在设施的最终安全报告中，该报告是核安全当局授予反应堆运行授权所需的。

燃料包壳的完整性通过在燃料芯块的中心没有融合(fusion)而且通过在包壳的表面上没有沸腾危机(偏离泡核沸腾Departure from Nuclear Boiling，DNB)来保证。这些条件必须在堆芯中的所有点处满足。

沸腾危机以一次回路的传热流体与燃料包壳的表面之间的热交换劣化为特征，该劣化可能导致热污染现象(calefaction phenomenon)和第一屏障的完整性的可能损失。

各个核反应堆配备有保护系统，该保护系统的作用是在一定数量的意外情况下保证反应堆的安全。保护系统通常包括称为低DNBR(Departure from Nuclear BoilingRatio偏离泡核沸腾比)的保护链。在具有四个一次回路的反应堆中，诸如1300MWe、N4和EPR，低DNBR保护链确保了保护核反应堆在2类意外瞬变期间免于沸腾危机现象，沸腾危机现象以具有适度动力学的反应性的插入(控制单元的不受控制的撤回、导致硼浓度的降低的一次流体的不合时宜的稀释、一次回路的不合时宜的冷却等)为特征。

为此，保护系统包括在1300MWe和N4反应堆上的信息处理单元(称为数字集成的保护和控制系统或DIPC)，该信息处理单元集成了称为“低DNBR算法”的功能单元。该算法在线计算关于沸腾危机的安全裕度。为此，该算法计算DNBR，并将计算值与考虑反应堆设计不确定性和DNBR值重建不确定性的极限值进行比较。如果重建值低于极限，则低DNBR保护链引起反应堆的自动停止。

偏离泡核沸腾比或DNBR被定义为临界热通量与局部热通量之间的比。局部热通量对应于由燃料棒穿过包壳发射的热通量。临界热通量是导致对燃料棒包壳的损坏的热通量的值，该值取决于流体的局部热工水力条件(local thermo-hydraulic conditions)。

低DNBR算法使用堆芯的简化热工水力模型，该模型在设计阶段通过作用于局部热工水力量的校正函数(偏置曲线)进行调节，以便确保对由3D热工水力参考代码计算的DNBR的保守响应。

该简化的热工水力建模使得能够根据表征反应堆的功率分布和允许临界热通量的评估的局部热工水力条件的测量量来计算局部热通量。

另外，低DNBR算法使用预定的临界通量相关性来计算临界热通量。该相关性根据实验数据凭经验确定。该相关性的设计示出复杂且昂贵的开发。该相关性的多维多项式型分析公式被先验假设，并且在开发过程期间的连续步骤中被手动调节，以便满足某些统计准则。

低DNBR计算算法不是非常精确，因此必须允许大的裕度来保证核反应堆运行期间的安全性。这对于反应堆控制是非常不利的。另外，尽管简化了，但热工水力建模需要使用微处理器系统的复杂的数值处理，这些微处理器系统允许算法随着与核反应堆保护兼容的时间而收敛。

在这个背景下，本发明的目的是提出一种用于运行核反应堆的方法，该方法不具有上述缺陷。