[发明专利]核反应堆堆芯中功率分布的检测方法和核反应堆堆芯周围中子检测器的校准方法

说明书

本发明涉及核反应堆。特别涉及压力轻水型核反应堆。这类反应堆典型地构成一个供（电）给配电网络的核电站热源，并包括插入反应堆密闭壳内的垂直轴芯，它构成所谓的“初级”冷却剂回路。堆芯里是装有有套的核燃料的长条形燃料元件。

核反应堆工作时，公众的安全是部分地建立在装在核燃料与外部环境之间的“三层屏蔽”的牢固程度上的，也就是燃料元件的外套、初级回路和反应堆外壳的牢固程度。因此，保持外壳的牢固是非常必要的。这就必须对燃料中每单位长度局部释放出的功率进行某些限制，并且，只可能通过表示反应堆堆芯中功率分布的参数进行控制。这些参数可能是总核功率P和轴向核功率差DP，后面的参数确定了功率空间分布的总模型。为此，采用一种中子检测器形式的核测试仪。在大多数压水核发电反应堆中，这些检测器是正对密闭壳外面放置，通常放在反应堆堆芯的对角线确定的四个位置上（见图1）。以下称之为“外部检测器”。

这些检测器连续地输出信号，这些信号与密闭壳中输出的中子流量成正比。因而，该中子流量与堆芯内部状态之间有关系，使得可以根据由检测器出来的信号来表示堆芯内的局部功率。尤其是，假如检测器可以认为是相当于顶部检测器和底部检测器的功能，参数P和DP可以由下列等式再现：

P＝P_H+P_L

DP＝P_H-P_L

其中P_H和P_L分别为堆芯上半部和下半部中产生的平均功率，并可分别由顶部和底部检测器的输出电流得到。用来表示核功率P和轴向核功率差DP的常用等式被简化为如下形式：

P＝K_HI_H+K_LI_L

DP＝K_D（K_HI_H-K_LI_L）

在这些等式中，I_H和I_L分别表示来自顶部检测器和底部检测器的检测信号，K_H.K_L和K_D表示核测试仪的校准系数。K_H、K_L、K_DK_H和-K_DK_L这些系数被直接加在由校准信号混合而直接形成的检测信号上，并在下文中称为重力系数。监视和保护系统中使用的参数P和DP必须根据这些系统所使用的精度标准来确定。

由于这种原因，校准系数要定期鉴定，并且，至少每三个月要用数据同步采集的校准程序进行一次校准。这就需要用标准系统测试参数P和DP并同时记录外部检测器输出的信号。然后处理测试结果以确定校正过的校准系数。当使用已知的校准方法时，所确定的一些校准系数必须在由单独的核功率空间分布确定的反应堆的不同的工作结构中逐一完成多次如此的数据采集工作。

实际上，这些已知的校准方法在进行必需的测量过程中会引起氙振荡，并且，在反应堆恢复正常工作之前还要有稳定阶段。因此，校准工作包括一个三天量级的时间周期，在该周期中核反应堆不能供电。

本发明的目的是，通过减少所要校正的校准系数数量简化这类反应堆的外部检测器的校准工作，并避免中断反应堆的工作，和/或增加反应堆的发电能力。例如，在不会损害精度的情况下，在工作中的反应堆堆芯中核功率分布是已知的，正如用上述的已知方法所计算出的结果。

本发明的一个目的是提供一种核反应堆堆芯中功率分布的确定方法。该方法包括各种工作，方法中通用的在下文中说明的有关函数已在要求美国专利申请优先权（在美国的专利申请日为1976年3月5日，申请号为664114，发明人为Graham等人）的法国专利2343313（westinghouse）中部分公开。这些通用的工作如下：

将外中子检测器放在核反应堆堆芯周围，堆芯中裂变反应产生内中子流，释放出局部核功率，这些功率在堆芯中的空间分布与堆芯的各种工作结构有关，检测器形成一序列，而且检测器被放在一个固定的位置上以截取脱离堆芯的外中子流，并通过在相应序列中产生的相应检测信号序列与之响应，这些信号代表由检测器接收到的中子流量，并还取决于检测器的灵敏度。