[发明专利]用于确定反应性的系统和方法

说明书

一种由反应性计算机确定核反应堆的反应性的方法可以包括：在离散时间段内接收中子探测器响应；对中子探测器响应执行统计检查；基于统计检查确定中子探测器响应是否可接受；以及如果中子探测器响应是不可接受的，则使用先前的缓发中子浓度来计算反应性；以及如果中子探测器响应是可接受的，则使用新计算的缓发中子浓度来计算反应性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月30日提交的题为“用于确定反应性的系统和方法(SYSTEMAND METHOD TO DETERMINE REACTIVITY)”的美国临时申请第62/854,453号的优先权和权益，其公开内容整体以引用的方式并入本文，并用于所有目的。

技术领域

所公开的概念大体上涉及核反应堆，更具体地，涉及在核反应堆的低功率物理测试范围内确定反应性。

背景技术

核电站的每次循环启动都需要对控制棒和停堆棒进行棒组价值测量(bank worthmeasurement)。对于压水反应堆(PWR)，棒组价值测量是低功率物理测试(LPPT)程序的一部分。在几乎所有的情况下，该程序在上升到功率期间处于关键路径上。公用事业行业迫切需要一种快速、可靠的控制棒的棒组价值的测量方法。

已经开发了各种测量控制棒的棒组价值的方法。一种方法是在商用PWR上进行棒价值测量的快速棒插入法，其中使用核心设计静态计算数据对探测器信号进行空间效应校正。另一种方法是动态棒价值测量(DRWM^TM)方法，其使用严格的三维时空动力学核心建模，并且已经发展到已成功应用于许多PWR启动的成熟技术。

两种传统的PWR棒组价值测量方法是硼稀释法和棒交换法。在硼稀释法中，缓慢插入一组控制棒。在每个棒阶跃运动之后，保持棒的位置，同时稀释硼以补偿反应性损失。每个棒位置必须保持足够长的时间以避免空时效应，以便验证反应性计算机中使用的点核模型。因此，硼稀释法是非常缓慢的过程。棒交换法比硼稀释法快得多。在棒交换法中，首先用硼稀释法测量最重的(最高价值的)棒组(称为参考棒组)。然后，在插入另一个测试棒组时，部分地撤回参考棒组。通过利用参考棒组的部分价值来补偿测试棒组的价值，有效地确定测试棒组的价值。使用棒交换的典型LPPT耗时约24小时。DRWM技术是一种非常快速的方法，用于快速验证预测的棒组价值。其分开并独立地测量每个棒组，以其最大允许速度驱动每个棒组。该分析方法基于三维时空动力学理论，并利用先进数字反应计算机(ADRC)对测量数据进行处理。

图1是核电站的简化示意图，图2A是反应堆堆芯和相关探测器的示意性俯视图，以及图2B是反应堆堆芯和相关探测器的示意性侧视图。DRWM方法使用未补偿的离子室功率范围探测器10、12。功率范围探测器10、12提供核心象限的广视图，并且上功率范围探测器10和下功率范围探测器12各自大约5英尺长。一些工厂设计利用2个以上的分段探测器，如6个或更多个分段，但是仍然提供～10-12'的总有效探测器长度。这为典型的12-14'反应堆堆芯提供了宽轴向芯响应。使用用于DRWM的功率范围探测器10、12通常需要从服务中去除一个探测器通道，这使得它不能执行其安全功能。使用功率范围探测器10、12还包括精确地测量皮安级电流信号，这需要若干个专用的实验室级仪器，而这些仪器昂贵且庞大。

ADRC需要来自一个功率范围探测器的输入，这使得相应的核仪器通道停止服务。如果单元因为工厂在物理测试期间更接近停堆条件(trip)(即，当一个功率范围不能服务时为1/3停堆逻辑，而在所有功率范围信道可操作时为2/4停堆逻辑)而在功能上不能绕过功率范围信道，这从站的角度来说是不利的。

在另一种方法中，中间范围数字反应性计算机(IRDRC)利用中间范围探测器信号。IRDRC减少使功率范围信道停用以执行LPPT的工厂影响。然而，IRDRC在历史上仅用于进行传统的反应性计算机测量，诸如硼终点(BEP；boron endpoint)测量、等温温度系数(ITC)测量、通过稀释/硼化进行的棒组价值测量、以及棒交换。