[发明专利]基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法及系统

说明书

本发明公开了基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法及系统，涉及核反应堆控制技术领域，包括以下步骤：根据所需的核反应堆的堆芯输出功率，匹配、计算经过核反应堆的堆芯后的冷却剂流量和冷却剂温度，并预分配与核反应堆的堆芯的输出端连接的各台换热器的换热功率；对各台换热器所需的冷却剂的流量进行核算，得到每台换热器的流量设定值及冷却剂出口温度设定值；将从核反应堆的堆芯中流出的冷却剂分配到各台换热器中；使流入到每台换热器的冷却剂的流量与换热器的流量设定值相等，以及每台换热器的实际冷却剂出口温度达到换热器的冷却剂出口温度设定值。本发明使反应堆的功率与主换热器系统的功率步步耦合，实现对反应堆功率的主动控制。

技术领域

本发明涉及核反应堆控制技术领域，具体为基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法及系统。

背景技术

反应堆的功率调节通过改变反应性来实现，一般采用的是可移动控制棒来调节反应性。通过机械装置调节控制棒的升起和插入的深度来控制反应堆中被吸收的中子量，从而改变堆芯的功率。传统的反应堆功率调节通常是根据反应堆实际功率与设定的功率的偏差信号来调节控制棒的插入深度。最常见的是使用比例-积分-微分控制器PID来实现。

PID控制器设置有热负荷前馈控制和冷却剂平均温度反馈控制两个通道，前者将反应堆设定功率和实际测量功率的偏差作为信号来调节控制棒，后者则将冷却剂平均温度的设定值和测量值的偏差作为信号来调节控制棒。这种传统的反应堆功率调节方式在设定好反应堆热功率后，通过消除偏差使反应堆功率的实际功率与设定功率的误差减小，可以认为是反应堆功率的被动调节。

在反应堆运行过程中，有时需要将反应堆的功率调节到特定值以保证反应堆的安全，如有主换热器损坏时，需要更换主换热器的情况。此时需要将冷却剂流量分配到其他的主换热器中，出口的冷却剂温度就必然会发生改变。因此需要主动对控制棒深度进行调节，与主换热器系统的变化相耦合，以匹配主换热器系统的功率变化，保证反应堆的安全。可以认为这种方式是对反应堆功率的主动调节。

传统的反应堆功率被动调节方式并未考虑到反应堆功率与主换热器系统的匹配问题，仅将冷却剂温度作为被动调节的一个输入信号。

发明内容

本发明提出了一种基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，通过获得特定的堆芯冷却剂流量和温度，并同步计算堆芯的结构变化以及控制棒的棒位，使反应堆的功率与主换热器系统的功率步步耦合，以达到主动控制反应堆功率的目的。

本发明提供了基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，包括以下步骤：

根据所需的核反应堆的堆芯的输出功率，匹配、计算经过核反应堆的堆芯后的冷却剂流量和冷却剂温度；

根据经过核反应堆的堆芯后的冷却剂流量和冷却剂温度，预分配与核反应堆的堆芯的输出端连接的各台换热器的换热功率；

根据流入到各台换热器中的冷却剂温度以及各台换热器的换热功率，对各台换热器所需的冷却剂的流量进行核算，得到每台换热器的流量设定值及冷却剂出口温度设定值；

将从核反应堆的堆芯中流出的冷却剂分配到各台换热器中；

监测运行后的每台换热器的流量，使流入到每台换热器的冷却剂的流量与换热器的流量设定值相等，并通过对运行后的每台换热器的流量进行微调，保证每台换热器的实际冷却剂出口温度达到换热器的冷却剂出口温度设定值；

根据微调后的每台换热器的入口处的冷却剂流量，确定经过核反应堆的堆芯实际的冷却剂流量，实现核反应堆的堆芯输出功率调控。

进一步地，所述根据流入到各台换热器中的冷却剂温度以及各台换热器的换热功率，对各台换热器所需的冷却剂的流量进行核算，包括：

预先设置每台换热器的结构参数；

预先假定每台换热器的冷却剂流量；