[发明专利]一种熔盐堆功率测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种熔盐堆功率测量方法及系统，熔盐堆功率测量方法的检测范围为稳定功率的熔盐堆，其包括如下步骤：S1、绘制裂变气体或活化产物的放射性活度浓度与功率的关系曲线或者表格：裂变气体或活化产物的放射性活度浓度通过实际测量方法或理论计算方法得到，S2、测量熔盐堆覆盖气处的裂变气体或活化产物的放射性活度浓度，代入步骤S1的裂变气体或活化产物的放射性活度浓度与功率的关系曲线或者表格，求得熔盐堆功率。本发明的熔盐堆功率测量方法增加了熔盐堆运行关键参数的冗余度，提高了反应堆运行安全。

技术领域

本发明涉及一种熔盐堆功率测量方法及系统。

背景技术

纵深设防确保安全是核反应堆设计的基本原则之一，核功率参数是核反应堆的重要运行参数，因此对于核功率测量，需要考虑冗余度，以便操作员在任何时刻都能知道反应堆功率大小，能很好的控制反应堆，即某一种核功率测量系统失效时，备用的能及时投入工作，不妨碍操作员实现包括停堆在内的各种操作。以下是两种反应堆功率测量的两种常用方法。

一般来说，反应堆功率由堆内单位时间裂变反应的总数来决定，当反应堆达到稳态运行，或者处于准稳态时，可以认为裂变释放能都是瞬间释放的。这样，堆功率可以由单位时间内总裂变数或者中子通量给出。由于中子通量测量响应快、量程宽的优点，所以目前压水堆控制系统中的堆功率值都由放置在压力容器外混凝土生物屏蔽层内的堆外核测量系统测定的中子通量给出。在反应堆已由运行转入停闭等特殊情况下，堆内瞬发能量可以忽略，但是延发的能量却依旧十分可观，亦即存在所谓的剩余功率。这种剩余功率不能从中子通量的测量来得到。

在稳态运行工况下，压水堆核电站反应堆堆芯热功率的测量通常采用热平衡法。热平衡法是通过计算二回路工作介质通过蒸汽发生器时产生的焓升，从而得到反应堆一回路传递至二回路的能量，然后再将一回路通过其他设备得到的能量和失去的能量考虑进去，最后通过能量平衡原理求出反应堆堆芯热功率。但这种测量信号对堆功率变化的响应太慢；而且在反应堆开始启动或低功率运行时，温差实际上不易测出或者很小。因此，这种方法测量范围小、响应速度低，实际上不能用于堆控制。当然，对于没有热工回路的零功率反应堆，这种方法更是无能为力了。

熔盐堆采用溶解在氟化锂、氟化钠等氟化盐中的钍或铀的液态融合物作为燃料，在高温熔融的液态下，即作为核燃料、又作为载热剂，把燃料和载热剂融合为一体，与传统的固态堆有显著的不同。鉴于熔盐堆的特点，可以给出不同于现有核功率测量方式的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了提高现有熔盐堆重要运行参数的冗余度，以及反应堆运行安全，提供了一种新的熔盐堆功率测量方法及系统，此方法独立于现有核功率测量方法，通过计算或测量裂变气体或活化产物的放射性活度浓度来监测熔盐堆功率变化，判断熔盐堆是否处在次临界状态上，同时还可以监测反应堆放射性水平。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种熔盐堆功率测量方法，其包括如下步骤：

S1、制作下述公式：以裂变气体的放射性活度浓度为横坐标与熔盐堆功率为纵坐标的关系式I，或，活化产物的放射性活度浓度为横坐标与熔盐堆功率为纵坐标的关系式II；

所述裂变气体的放射性活度浓度或所述活化产物的放射性活度浓度通过下述方法得到：实际测量方法或理论计算方法；其中，所述理论计算方法如下：

S11、根据熔盐堆的运行功率，计算核裂变产生的裂变气体产生速率，以及覆盖气处的中子注量率；

S12、根据所述裂变气体的产生、消失、扩散建立平衡方程，计算所述裂变气体的放射性活度浓度；或根据所述活化产物的产生、消失、扩散建立平衡方程，计算所述活化产物的放射性活度浓度；

S2、测量所述熔盐堆覆盖气处的所述裂变气体的放射性活度浓度或所述活化产物的放射性活度浓度，代入步骤S1的关系式I或关系式II，求得所述熔盐堆功率，即可；