[发明专利]确定关于核反应堆堆芯中功率分布的不确定性分量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定与核反应堆堆芯的功率分布相关的不确定性分量的方法。根据本发明的方法，确定的不确定性分量是全部不确定性分量之一，称为不确定性E_U^N，涉及一种用于重建功率分布的一般方法，功率分布用于确定核反应堆的每个操作状态。

本发明的领域一般地为核反应堆。核反应堆，例如压水冷却的核反应堆，包括由燃料组件构成的堆芯，每个组件包含多个燃料棒，尤其是同位素235的微浓缩铀；组件在垂直方向上被按照其纵轴并列布置，也就是，以下的堆芯的高度。

因此，在文档的其余部分，纵轴一般表示z维度，横坐标x和纵坐标y决定了在一个水平面上的核反应堆的一个点。因此可以认为，核反应堆的堆芯被切成了片或轴向截面，厚度由高度z表示；此外，核反应堆的一个点通过其方位角的位置和其径向的位置来确定，其中方位角的位置是基于关于垂直的三维参考系统(x，y，z)的z轴的维度在水平面上限定的角度，并且其中径向的位置由在水平面中所述点和维度的轴之间的距离来限定。

上述组件所释放的功率不是均匀地分布在反应堆体积中，该功率直接与在上述组件中的燃料产生的中子通量相关。在有的点处功率比其他的高，典型的是在反应堆堆芯处的比外围处的高。然后说到热点；它在提供功率的这些点中最接近核反应堆堆芯的设计极限。因此，反应堆堆芯中的功率分布不是均匀的；出于明显的安全原因，称为三维(3D)功率分布的堆芯中完整的功率图的准备是一项基本的操作，因此，也是一项综合的操作。

所以，核反应堆的操作和安全保障就必须确定由铀235原子核的裂变提供的能量，即在核反应堆中每个点的核能。为此，为了估计在反应堆堆芯不同点的功率，需要进行测量。在所有情况下，这个功率估计包括测量堆芯的辐射，特别是中子通量情况。

中子通量的测量总是涉及中子/物质的相互作用，由此产生的粒子可以产生可测量的电流。每吸收一个中子之后，组成传感器的敏感物质的原子就发生变化；然后，这些敏感物质逐步消失。这种消失的速度是根据中子通量的强度和反应发生的概率，它本身直接与有效吸收截面相关。发生的概率越高并且提供的电流越强，速度就越快，另一方面，敏感物质消失，然后，就必须快速的更换传感器。

因此，针对被永久地置于堆芯中的中子传感器提出了至关紧要的敏感物质消耗的问题。

为了应对这个传感器损耗的敏感问题，许多核反应堆设计者选择不将传感器置于堆芯的测量位置，并将后者单独送入反应堆来间歇的获取读数。传统上使用的传感器被称为术语“移动内部仪器”，在后续描述中将被称为RIC系统(反应堆仪表堆芯)。RIC系统的功能是精确测量反应堆堆芯的通量分布，它对于响应时间的要求相对较低。

实际上，RIC系统还与已知为RPN(核反应堆保护)系统的控制系统共存，控制系统位于核反应堆堆芯的外面，负责测量功率分布的几个参数(例如，轴向和方位角失衡)以及功率水平，具有非常好的反应时间，但是，与RIC系统相比，测量的精确程度稍差。由于外部测量和反应堆的实际功率水平之间的比例关系取决于随燃料消耗变化的功率分布的径向分量，RPN系统需要周期性地校准。由RIC系统提供的数据可以用于执行这种校准。

更一般地说，RIC系统有两种明确使用情况：

首先，在启动测试期间或每次重装载组件之后，或在个别测试期间，RIC系统被用于：

-检验在一个循环开始时的功率分布与设计计算的一致性，特别是按照设计假定的热点的值；

-校准RPN系统的探测器；

-探测任何装载误差；

-提供关于用于数据处理代码的限制的通量分布的数据以及用于反应堆堆芯的设计计算的方法。

接下来，在一个循环和在正常操作期间，RIC系统尤其适用于：

-检验功率分布，尤其是热点因子，在设计计算中根据已经为其提供的时间的进展；

-检验和/或校准RPN系统的探测器。

在精度方面，按照惯例，在测量大量组件功率的要求和存在于实际中的真实情况之间选择了折衷，对于每一个仪表位置，在核反应堆容器底部打洞。事实上，折衷的结果是仅有少数仪表组件被选择，这是一种在经济上和科技上有利的解决方案，但是，因此限制了通量分布测量的精度，并且需要有由以下详述不确定性计算给出的裕度的存在，以覆盖三维功率分布，尤其是在热点上的不完善的实验知识。