一种核电站反应堆控制棒换棒系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种核电站反应堆控制棒换棒系统和方法，其包括：通过移动来调节反应堆冷却剂平均温度和堆芯功率的控制棒组件；用于生成移动控制偏差信号，并将移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，以此来产生移动信号并输出的偏差信号组件；以及分别连接控制棒组件与偏差信号组件，用于接收所述移动信号，并根据移动信号控制所述控制棒组移动的控制棒组移动组件。本发明专利技术的灰棒束组合方式以及控制棒组件的移动顺序灵活多样(移动顺序有4种)，调节方式灵活，可对长期处于堆芯中的控制棒与长期处于堆芯外或边缘的控制棒进行定期的交换，有助于减少燃耗阴影的影响和控制棒驱动机构的损耗，使得堆芯的功率分布更加平均。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核电控制领域，尤其涉及一种核电站反应堆控制棒换棒系统及方法。
技术介绍
核电站反应堆控制棒是反应堆的核心部件之一，也是堆内的唯一可动部件，其运动位置直接影响反应堆的启动、功率运行及正常停堆等，根据机械补偿控制策略(MSHIM，即MechanicalShim)，要求在燃料循环周期内定期更换控制棒的移动顺序(即从当前移动顺序切换至另一种移动顺序)。在切换移动顺序之前，应对换不同控制棒子组在堆芯中的位置(即控制棒换棒过程)。为了提高电厂的灵活性，现有核电站采用了一种称为“G模式”的运行模式，其特点是：具有两类控制棒组，其中一类为开环调节回路，用于控制汽轮发电机组功率的功率调节棒组；另一类控制反应堆平均温度的温度调节棒组。其中，功率调节棒组依次插入堆芯并有一定的重叠(如图1所示)，其位置取决于根据汽轮发电机组功率转换而来的整定值，而可溶硼用于补偿因氙、燃耗引起的慢反应性变化。温度调节棒组的作用则是补偿由于弱的氙变化或因灰棒组整定不准确而产生的剩余反应性变化，以及限制轴向功率偏差。然而，温度调节棒组的移动被限制在一个调节带内，以免引起过度的轴向功率畸变。一旦温度调节棒组的移动超出调节带，运行人员必须改变硼浓度，以使温度调节棒组回到调节带内。上述“G模式”的缺点是：在反应堆功率调节过程中，需要改变一回路冷却剂的硼浓度，该调节有以下3个缺点：1)、大大增加了一回路冷却剂的废液；2)、反应堆轴向功率分布的调节缓慢；3)、蒸汽品质下降。同时，“G模式”下功率调节棒组的控制策略是开环的，由于硼和棒束的作用清楚地分开，所以不允许负荷降低后用控制棒补偿由氙变化引起的功率效应，这一缺点导致运行灵活性大为降低，尤其在反应堆循环末期紧急停堆后需要重新启动的时候。
技术实现思路
针对上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种核电站反应堆控制棒换棒系统及方法，其采用新的控制棒换棒逻辑，使控制棒的移动顺序更多样性，以更好地满足MSHIM的控制策略要求，使堆芯功率分布更平均。本专利技术就上述技术问题而提出的技术方案如下：一方面，提供一种核电站反应堆控制棒换棒系统，包括：至少一个控制棒组件，其设置于所述核电站反应堆内，通过移动所述控制棒组件来调节反应堆冷却剂平均温度和堆芯功率；偏差信号组件，用于根据所述温度和堆芯功率生成移动控制偏差信号，并将所述移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，以此来产生移动信号并输出；控制棒组移动组件，其分别连接所述控制棒组件与偏差信号组件，用于接收所述偏差信号组件产生的移动信号，并根据移动信号控制所述控制棒组件的移动。优选的，所述至少一个控制棒组件包括：M个黑棒束以及N个灰棒控制组，每个灰棒控制组包括至少一灰棒束；并且N个灰棒控制组内的灰棒束根据若干不同的燃料循环周期的运行区间进行调换和组合。优选的，所述灰棒束为四个，所述灰棒控制组有三个，所述运行区间有四个；每一黑棒束包括24根Ag-In-Cd吸收棒，每一灰棒束包括8根Ag-In-Gd吸收棒和16根不锈钢棒。优选的，所述控制棒组移动组件还用于存储若干不同运行区间下的不同灰棒控制组中的灰棒束的交换关系信息表：所述交换关系信息表中，每一所述运行区间内均要设置所有所述的三个灰棒控制组，且同一所述运行区间内设置的三个灰棒控制组的灰棒束组合均不同，不同所述运行区间内设置的同种灰棒控制组的灰棒束组合均不同；所述控制棒组移动组件在接收所述偏差信号组件产生的移动信号后，根据所述匹配关系信息调换所述四个灰棒束的顺序，使得所述运行区间与灰棒控制组的匹配关系符合所述交换关系信息表。优选的，还包括移动顺序控制组件，其连接所述控制棒组移动组件，用于在所述运行区间与灰棒控制组的匹配关系符合所述交换关系信息表后，按照预设的若干控制棒组件移动顺序更换所述控制棒组件的移动顺序，并将所述移动顺序信号输送至所述控制棒组移动组件，所述控制棒组移动组件根据所述移动顺序信号提升或下插所述控制棒组件。优选的，所述偏差信号组件分别获取温度失配偏差信号和功率失配偏差信号，并对两个偏差信号进行动态补偿，将进行动态补偿后的温度失配偏差信号和功率失配偏差信号组合生成所述移动控制偏差信号，并将所述移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，若所述移动控制偏差信号与预设偏差信号相符，则产生包含有控制棒组件移动方向和移动速度的移动信号并输出；所述温度失配偏差是反应堆平均温度测量值与参考平均温度之间的差值，所述参考平均温度为汽轮机负荷的函数；所述功率失配偏差是反应堆功率和所述汽轮机负荷之间的差值。优选的，还可通过手动操作所述控制棒组移动组件来调换所述控制棒组件的顺序、提升或下插所述控制棒组件。优选的，还包括数字化控制棒控制系统，所述数字化控制棒控制系统分别与所述偏差信号组件、控制棒组移动组件以及移动顺序控制组件连接，用于控制所述偏差信号组件、控制棒组移动组件以及移动顺序控制组件的运作；若所述数字化控制棒控制系统、偏差信号组件、控制棒组移动组件以及移动顺序控制组件中的任意一种或几种发生故障，则输出紧急故障信号，且所述紧急故障信号触发暂停所述控制棒组件的调换、提升或下插过程。另一方面，还提供一种核电站反应堆控制棒换棒方法，包括以下步骤：S1、在所述核电站反应堆内设置至少一个用于调节反应堆冷却剂平均温度和堆芯功率的控制棒组件；S2、通过偏差信号组件生成移动控制偏差信号，并将所述移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，以此来产生移动信号并输出；S3、采用控制棒组移动组件接收所述偏差信号组件产生的移动信号，并根据移动信号控制所述控制棒组件的移动。优选的，所述至少一个控制棒组件包括：M个黑棒束以及N个灰棒控制组，每个灰棒控制组包括至少一灰棒束；并且N个灰棒控制组内的灰棒束根据若干不同的燃料循环周期的运行区间进行调换和组合。优选的，所述灰棒束为四个，所述灰棒控制组有三个，所述运行区间有四个；每一黑棒束包括24根Ag-In-Cd吸收棒，每一灰棒束包括8根Ag-In-Gd吸收棒和16根不锈钢棒优选的，步骤S3包括：S3a、采用所述控制棒组移动组件存储若干不同运行区间下的不同灰棒控制组中的灰棒束的交换关系信息表：所述交换关系信息表中，每一所述运行区间内均要设置所有所述的三个灰棒控制组，且同一所述运行区间内设置的三个灰棒控制组的灰棒束组合均不同，不同所述运行区间内设置的同种灰棒控制组的灰棒束组合均不同；S3b、所述控制棒组移动组件在接收所述偏差信号组件产生的移动信号后，根据所述匹配关系信息调换所述四个灰棒束的顺序，使得所述运行区间与灰棒控制组的匹配关系符合所述交换关系信息表。优选的，还包括步骤S4、设置移动顺序控制组件，其连接所述控制棒组移动组件，用于在所述运行区间与灰棒控制组的匹配关系符合所述交换关系信息表后，按照预设的若干控制棒组件移动顺序更换所述控制棒组件的移动顺序，并将所述移动顺序信号输送至所述控制棒组移动组件，所述控制棒组移动组件根据所述移动顺序信号提升或下插所述控制棒组件。优选的，所述偏差信号组件分别获取温度失配偏差信号和功率失配偏差信号，并对两个偏差信号进行动态补偿，将进行动态补偿后的温度失配偏差信号和功率失配偏差信号组合生成所述移动控制偏差信号，并将所述移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，若所述移动控制偏差信号与预设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站反应堆控制棒换棒系统，其特征在于，包括：至少一个控制棒组件，其设置于所述核电站反应堆内，通过移动所述控制棒组件来调节反应堆冷却剂平均温度和堆芯功率；偏差信号组件，用于根据所述温度和堆芯功率生成移动控制偏差信号，并将所述移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，以此来产生移动信号并输出；控制棒组移动组件，其分别连接所述控制棒组件与偏差信号组件，用于接收所述偏差信号组件产生的移动信号，并根据移动信号控制所述控制棒组件的移动。

【技术特征摘要】
1.一种核电站反应堆控制棒换棒系统，其特征在于，包括：至少一个控制棒组件，其设置于所述核电站反应堆内，通过移动所述控制棒组件来调节反应堆冷却剂平均温度和堆芯功率；偏差信号组件，用于根据所述温度和堆芯功率生成移动控制偏差信号，并将所述移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，以此来产生移动信号并输出；控制棒组移动组件，其分别连接所述控制棒组件与偏差信号组件，用于接收所述偏差信号组件产生的移动信号，并根据移动信号控制所述控制棒组件的移动。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制棒组件包括：M个黑棒束以及N个灰棒控制组，每个灰棒控制组包括至少一灰棒束；并且N个灰棒控制组内的灰棒束根据若干不同的燃料循环周期的运行区间进行调换和组合。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述灰棒束为四个，所述灰棒控制组有三个，所述运行区间有四个；每一黑棒束包括24根Ag-In-Cd吸收棒，每一灰棒束包括8根Ag-In-Gd吸收棒和16根不锈钢棒。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制棒组移动组件还用于存储若干不同运行区间下的不同灰棒控制组中的灰棒束的交换关系信息表：所述交换关系信息表中，每一所述运行区间内均要设置所有所述的三个灰棒控制组，且同一所述运行区间内设置的三个灰棒控制组的灰棒束组合均不同，不同所述运行区间内设置的同种灰棒控制组的灰棒束组合均不同；所述控制棒组移动组件在接收所述偏差信号组件产生的移动信号后，根据所述匹配关系信息调换所述四个灰棒束的顺序，使得所述运行区间与灰棒控制组的匹配关系符合所述交换关系信息表。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括移动顺序控制组件，其连接所述控制棒组移动组件，用于在所述运行区间与灰棒控制组的匹配关系符合所述交换关系信息表后，按照预设的若干控制棒组件移动顺序更换所述控制棒组件的移动顺序，并将所述移动顺序信号输送至所述控制棒组移动组件，所述控制棒组移动组件根据所述移动顺序信号提升或下插所述控制棒组件。6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述偏差信号组件分别获取温度失配偏差信号和功率失配偏差信号，并对两个偏差信号进行动态补偿，将进行动态补偿后的温度失配偏差信号和功率失配偏差信号组合生成所述移动控制偏差信号，并将所述移动控制偏差信号与预设偏差信号进行比较，若所述移动控制偏差信号与预设偏差信号相符，则产生包含有控制棒组件移动方向和移动速度的移动信号并输出；所述温度失配偏差是反应堆平均温度测量值与参考平均温度之间的差值，所述参考平均温度为汽轮机负荷的函数；所述功率失配偏差是反应堆功率和所述汽轮机负荷之间的差值。7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还可通过手动操作所述控制棒组移动组件来调换所述控制棒组件的顺序、提升或下插所述控制棒组件。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括数字化控制棒控制系统，所述数字化控制棒控制系统分别与所述偏差信号组件、控制棒组移动组件以及移动顺序控制组件连接，用于控制所述偏差信号组件、控制棒组移动组件以及移动顺序控制组件的运作；若所述数字化控制棒控制系统、偏差信号组件、控制棒组移动组件以及移动顺序控制组件中的任意一种或几种发生故障，则输出紧急故障信号，且所述紧急故障信号触发暂停所述控制棒组件的调换、提升或下插过程。9.一种核电站反...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，雷晴，苏宇，贾宝峰，张小晶，黄勇成，张旺盛，江辉，史觊，刘东波，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44