[发明专利]一种新的核反应堆周期计算方法

说明书

本发明属于核反应堆周期计算领域，具涉及一种新的核反应堆周期计算方法。本发明考虑到各项扰动对直接计算反应堆周期的影响，通过反应性作为跳板，可以有效避免扰动的直接影响。计算反应性的途中，可以有效地降低噪声带来的影响，因此在计算反应堆周期前已经成功进行了一轮滤波。通过反应性计算反应堆周期鲁棒性强，反应性在一定程度上变化计算得到的反应堆周期变化不大。控制棒变动导致反应性变化，可以通过查表方式重定初值来帮助EKF在变化过程中快速跟上。

技术领域

本发明属于核反应堆周期计算领域，具涉及一种新的核反应堆周期计算方法。

背景技术

反应堆堆外核仪表系统通过设置在堆外的一系列中子探测器测量泄漏中子，并计算泄漏中子的注量率及注量率变化，从而间接测量反应堆堆芯功率和功率变化，是监测反应堆核状态的重要仪表系统。反应堆周期信号作为表征注量变化的重要参数，是反应堆启动操作的重要参考，也是反应堆保护系统应对意外反应性引入事故的动作始发信号源。

反应堆周期是指核反应堆内中子密度增加到初始时的e倍所用的时间。

反应堆周期也反映了核反应堆所处状态。周期太短表示反应堆内中子通量或功率水平增长太快，如果周期超过整定值就需触发保护系统紧急停堆动作，关闭反应堆。在实际工程中，作为操作参考信号需要周期计算结果尽量稳定可参考。若不能及时准确地计算出反应堆周期，有潜在地引起核事故的可能性。

但在探测过程中，中子的入射、核反应、电离等过程属于随机过程，测量得到的中子注量率信号具有统计涨落特性，且涨落的相对变化在整个测量范围内不一致。周期计算以注量率为计算输入，注量率的涨落导致周期计算难以在测量范围内有一致的稳定性。同时还会存在量测噪声，同样会在一定程度上影响周期的计算。因此，设计一种精确快速的反应堆周期计算方法来保证核反应堆安全问题已成为业内热门研究的问题。

发明内容

本发明的目的是设计出一种较为稳定的反应堆周期计算方法以此保证反应堆工作过程中的安全性。该方法主要通过扩展卡尔曼滤波作为计算方法，计算反应堆反应性，并以此作为中间量计算反应堆周期，达到快速、稳定的计算效果。

本发明的技术方案：

基于核反应堆反应性的反应堆周期的计算方法，步骤如下：

第一步：建立作为中间量的反应性计算模型：

其中：ρ(t)：反应性；

n(t)：堆芯平均中子通量密度；

L：表示瞬发中子平均寿命；

β：缓发中子有效份额

β_i：第i组缓发中子份额

C_i：第i组缓发中子发射体的密度；

λ_i：第i组缓发中子发射体的衰变常数；

i：表示缓发中子发射体组号；

S：源项；

M：缓发中子组数。

通过点堆动力学模型得到目标输出反应性ρ(t)与实际系统输入n(t)的状态空间模型，通过输入输出关系可以直接进行计算，n(t)作为输入通常选择电流来代表平均中子通量密度作为输入。

第二步：通过扩展卡尔曼滤波器(EKF)计算反应性值：

首先，为了保证反应性估计的准确性，保证反应性估计的精度能使周期计算精确，在模型中额外给予反应性一个线性模型辅助计算反应性

ρ＝α+ωt (2.1)