[发明专利]一种核反应堆堆芯吊篮振动刻度因子计算方法

说明书

本发明公开了一种核反应堆堆芯吊篮振动刻度因子计算方法，所述方法包括：建立核反应堆堆芯三维物理计算模型；基于建立的核反应堆堆芯三维物理计算模型，模拟堆芯吊篮一阶梁型振动和二阶壳型振动、模拟压力容器一阶梁型振动；基于核反应堆堆芯三维物理计算模型以及模拟振动过程，结合计算综合得出上述振动类型下的堆芯吊篮以及压力容器的振动刻度因子，为核电站堆芯吊篮振动定量监测提供计算方法。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯研究领域，具体地，涉及一种核反应堆堆芯吊篮振动刻度因子计算方法。

背景技术

在反应堆热态满功率运行状态下，一回路处于高温高压强辐射的状态，无法将振动传感器直接装在吊篮上，很难直接对堆芯吊篮的振动行为进行监测。而堆外探测器处的中子注量率会随着堆芯吊篮的振动发生变化，因此，可以通过堆外探测器的中子噪声监测堆芯吊篮的振动。通过对核测量系统堆外探测器测得的中子噪声信号进行分析，可以还原出堆芯吊篮的振动行为。

为描述堆芯吊篮的振动情况，引入反应堆中子噪声幅度与堆芯吊篮振幅之间的刻度因子，它表示堆芯吊篮振动单位幅度对中子噪声幅度的影响。通过计算得出刻度因子，结合实测的中子噪声信号即可得出堆芯吊篮的振幅。

当吊篮梁型振动时，水层厚度x的变化用微分dx表示。对于单一的梁型振动效应，结果是中子通量的相对变化：

dΦ/Φ＝-hdx (1)

由于探测器的电流与中子通量Φ成正比，所以：

dΦ/Φ＝di/i＝-hdx (2)

式中：

di——由中子通量中的波动dΦ引起的电流的微量波动值；

i——由探测器处中子注量率Φ引起的总电流(近似与堆芯核功率成正比)。

对于其他振动模式，如：燃料组件的一阶梁型振动或吊篮二阶、三阶壳型振动，上述关系式同样适用。

由(1)式，水层厚度变化dx将引起对外探测器中子通量变化dΦ。那么当堆芯吊篮振动位移为Δx时，将引起水层厚度变化Δx，进而使得中子通量变化ΔΦ，这两个物理量可通过h关联起来，我们将h称为堆芯吊篮振动刻度因子。设定堆芯吊篮振幅为Δx，计算振动前、后堆外中子探测器的中子通量Φ₀和Φ₁，由ΔΦ/Φ＝(Φ₁-Φ₀)/Φ₀，得到中子通量变化率，由下式即可以计算刻度因子h。

h＝-ΔΦ/(Φ×Δx)

得到刻度因子h之后，可以根据堆外实测的中子注量率的变化值对应算出堆芯吊篮的振动幅度Δx，从而可以实现在反应堆运行过程中，对堆芯吊篮振动情况的实时监测。因此，需要对振动刻度因子h进行计算，该项计算工作是堆芯吊篮振动定量监测地关键技术。

目前国内尚无其他单位开展过基于中子信号分析的堆芯吊篮振动刻度因子计算技术开发或相关专利技术的报道。因此，需要针对华龙等自主堆芯与国外堆芯的差异性，掌握自主化的刻度因子计算方法，为华龙堆芯吊篮的定量监测提供能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于概率论算法的可计算核反应堆吊篮振动幅度随堆外中子探测器信号数值变化的刻度因子的方法，为核电站堆芯吊篮振动定量监测提供计算方法。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种基于概率论算法的核反应堆堆芯吊篮振动刻度因子计算方法，所述方法按如下步骤进行：

(1)堆芯吊篮振动引发堆外中子注量率变化的物理模型