[发明专利]一种反应堆钐毒在线测量方法

说明书

技术领域

本发明属于核反应堆工程领域，具体涉及一种反应堆钐毒在线测量方法。

背景技术

在热中子反应堆中，¹⁴⁹Sm是所有的裂变产物中影响仅次于¹³⁵Xe的一种同位素。对能量为0.025eV的中子，¹⁴⁹Sm的吸收截面为40800b。¹⁴⁹Sm的无限稀释共振积分为3400b。¹⁴⁹Sm在反应堆中因吸收热中子引入的负反应性称为“钐毒”。钐毒会随着反应堆功率、燃耗和时间而发生变化，它在核电机组需要频繁变功率运行的今天，显得尤为重要。然而，国内所有堆型的核电机组(M310、CPR1000、AP1000、和EPR等)均没有设置钐毒在线测量装置，无法实时显示反应堆的钐毒变化。所以目前的作法是，操纵员依据反应堆具体工况查找核设计商提供的上游设计文件的图表得出对应功率、燃耗和时间下的“钐毒”，这种作法主观性较大、不太直观，特别是在机组需要频繁调峰的情况下，较大地增加了操纵员的工作量和人因失误的风险，从而不利于核安全的有效维护。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种反应堆钐毒在线测量方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种反应堆钐毒在线测量方法，它包括以下步骤：

(a)确定以下核参数的数值：¹⁴⁹Pm裂变产额γ_Pm、反应堆内的热中子平均宏观裂变截面Σ_f、堆芯平均名义通量φ_nom、¹⁴⁹Pm衰变常量λ_Pm以及¹⁴⁹Sm的热中子平均微观吸收截面σ_Sm；

(b)根据公式(3)和(5)建立反应堆¹⁴⁹Pm和¹⁴⁹Sm浓度的物理差分模型；

式中，Pm(t)、Sm(t)分别为t时刻时¹⁴⁹Pm和¹⁴⁹Sm的浓度，φ(t)为t时刻堆反应堆内平均热中子通量密度；

(c)实时监测反应堆的运行，求得t时刻的钐引入的反应性：

式中，ν为每次裂变平均产生的热中子数，C为反应性调节常数因子。

优化地，步骤(a)中，所述核参数的确定包括以下步骤：

(1)针对特定循环燃料装载，精确计算整个换料寿期名义功率下不同燃耗时的堆芯通量φ_nom(BU)、宏观裂变截面Σ_f(BU)；

(2)：在该循环燃料装载中，计算整个换料寿期名义功率下不同燃耗时的平衡钐毒ρ_Sm(BU)和平衡钷浓度Pm(BU)；

(3)在钐毒测量系统中加入实时燃耗生成器，通过试验数据采集系统采集的数据计算得BU(T)；

式中，W_U是该循环初始的金属铀装量，P(t)是堆芯热功率；

(4)用BU的多阶多项式对核参数进行系数拟合；

(5)确定¹⁴⁹Sm的热中子平均微观吸收截面σ_Sm。

步骤(c)中，采用迭代计算的测量算法计算反应堆在不同时间间隔的钐毒，包括以下步骤：(1)依据反应堆的不同状态得到测量起始时刻的钷浓度和钐浓度；(2)把测量钐毒的时间间隔Δt按照权重分成初始段和结束段；初始段计算出的钷浓度和钐浓度是结束段计算的输入，结束段的计算输出又作为下一个测量钐毒时间间隔的初始段输入，循环往复；(3)将反应堆在上述时间间隔得出的钐浓度代入下式：即可。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明反应堆钐毒在线测量方法，无需操纵员手工查表计算钐毒，减少人因失误风险；仅在反应堆堆芯装载发生变化时才需要更新一次核参数，简单方便；可实时显示钐毒并且对电厂的安全不造成任何影响。

说明书附图

图1为¹⁴⁹Sm的裂变产物链；

图2为本发明钐毒在线测量模型；

图3为本发明核参数确定流程图；

图4为本发明从满功率降到不同功率是，钐反应性随时间的变化图；

图5为本发明从不同功率降到零功率，钐反应性随时间的变化图；