[发明专利]一种核反应堆次临界度测量方法

说明书

本发明公开了一种核反应堆次临界度测量方法，具体涉及一种利用概率论算法结合物理计算来测量反应堆次临界度的方法，本发明针对现有反应堆次临界度测量方法基于点堆模型的不足，通过物理模型计算修正因子，建立了一种能够消除点堆模型测量误差的反应堆次临界度测量方法；采用基于高精度三维物理模型计算的修正因子，改进了原有次临界度测量方法的不足，提高了次临界度测量结果的准确性。

技术领域

本发明涉及反应堆次临界度测量领域，具体地，涉及一种利用概率论算法结合物理计算来测量反应堆次临界度的方法。

背景技术

根据法规要求，在反应堆装卸料过程、或物理启动试验前的控制棒调试过程，为确保核安全，需要测量反应堆的次临界度，在反应堆零功率物理试验时，也需要测量反应堆次临界度，为校核理论计算提供数据。

现有测量方法为中子源倍增法，该方法测量原理简单，测量设备容易获得，适用于各种复杂的情况。但该方法基于点堆模型，测量过程受中子通量高次谐波、中子通量分布空间效应以及源中子价值变化的影响，测量结果存在误差，在深次临界状态下进行测量误差较大，在某些接近临界的测量状态甚至会出现次临界度低估的情况。因此，在次临界度测量过程中直接使用该方法存在不确定性。

现有次临界度测量方法基于点堆模型，反应堆内有源、次临界状态下，堆内中子增殖无穷代后，堆内中子总数呈以下规律：

其中，N为堆内中子总数，N_c为探测器中子计数，ε为与探测器特性相关的常数，S₀为中子源强，l为瞬发中子寿命。

由式(2)可得：

通过计算得到参考状态的有效中子倍增因子k_ref，并通过测量得到参考状态的中子计数N_c,ref以及待测状态的中子计数N_c,1后，由上述两式即可得到待测状态的有效中子倍增因子k₁，实现临界监督：

该方法基于点堆模型，将探测器处的计数视为堆内的平均水平进行比较。然而对于堆芯局部引入反应性的状态，堆内各处中子通量分布、中子价值存在较大差异，不同状态下探测器处中子通量的差异则更为明显。在此种情况下直接使用源倍增法进行临界监督，测量结果存在较大误差。

目前国内尚无其他单位开展过基于概率论算法的次临界度测量修正方法开发或相关专利技术的报道。因此，需要针对自主堆芯与国外堆芯的差异性，掌握自主化的基于概率论算法的次临界度测量方法，为堆芯次临界度测量提供能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可消除中子通量高次谐波、中子通量分布空间效应以及源中子价值变化影响的次临界度测量方法，尤其针对深次临界度以及反应堆局部引入反应性的次临界度测量，弥补现有反应堆次临界度测量方法的不足，提高反应堆次临界度测量的准确性。

鉴于点堆模型存在不足，现从三维空间能量的中子扩散方程出发，得到基于计算修正的次临界度测量公式：

其中：是基准次临界状态下的中子计数率，是待测次临界状态的中子计数率，ρ_ref为基准次临界状态下的次临界度，C_l表示修正因子，表示如下：