用于调节核反应堆的操作参数的方法和对应的核反应堆技术

本发明专利技术的方法调节操作参数，这些操作参数至少包括堆芯的平均温度(T

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调节核反应堆的操作参数的方法和对应的核反应堆
本专利技术涉及核反应堆的操作参数的调节。
技术介绍
考虑到法国能源结构中核能的大份额，可再生能源(风和太阳能)大量引入到电网中引起了对能源生产灵活性的额外需要，由此影响核反应堆。灵活性反映了电力生产单元适应其生产的能力。可再生能源具有随时间或取决于气候不确定性而间歇的特性。在没有大容量储能系统的情况下，这种灵活性的增加引起了对调节传统发电机(包括法国的核反应堆)可用的功率的需求增加。另外，必须根据非常具有限制性的多目标规范进行核反应堆的操作参数的调节。特别地，调节系统必须使操作参数的变化最小化，并使执行器上的应力最小化。目前，核反应堆的调节系统是基于PID的。然而，它们只能以非常不完善的方式考虑这些最后的约束。
技术实现思路
在这种情况下，根据第一方面，本专利技术旨在提出一种调节核反应堆的操作参数的方法，该方法提供了额外的灵活性，同时允许符合非常具有限制性的多目标规范。为此，本专利技术涉及一种调节核反应堆的操作参数的方法，这些操作参数至少包括堆芯的平均温度和轴向功率不平衡，方法包括以下步骤：-获取至少一个输入的当前值；-获取输出向量的当前值，输出至少包括操作参数；-使用至少一个输入的当前值，形成输出的向量的参考值；-至少使用至少一个输入的所述当前值和输出的向量的当前值，通过监督器实施预测控制算法来形成核反应堆的控制值向量；-使用输出的向量的当前值和输出的向量的参考值，通过调节器实施顺序增益控制算法来形成核反应堆命令的校正值向量；-使用由监督器形成的命令值向量和由调节器形成的命令的校正值向量，形成核反应堆命令的校正值向量；以及-通过使用命令的校正值的向量控制执行器，来调节核反应堆的操作参数。调节过程还可以具有单独或以任意技术上可能的组合考虑的以下特性中的一个或多个：-核反应堆包括：*槽；*堆芯，该堆芯包括多个核燃料组件，放置在槽中；*堆芯反应性控制束以及机构，这些机构被配置为在插入到堆芯中的方向上或在从堆芯抽出的方向上移动每个束；*一次堆芯冷却回路，一次冷却剂在该一次堆芯冷却回路中循环，该一次堆芯冷却回路包括在槽中刺穿的冷分支和热分支，并且一次冷却剂分别通过冷分支和热分支进入槽和离开槽；*注入回路，该注入回路被配置为选择性地将中子毒物或没有中子毒物的稀释剂流体注入到一次传热流体中；控制包括控制束的至少一个移动速率和中子毒物或稀释剂流体的至少一个注入速率；-束分组移动，一个或多个组被集合在第一集合中，命令包括第一集合的组的至少一个移动速率；-其他组一起被分组在第二集合中，除了第一集合的组的移动速率之外，命令还包括第二集合的组的至少一个移动速率；-第一集合的组顺序地移动；-第一集合仅具有一个组；-操作参数还包括第一集合的组的插入位置；-核反应堆包括通过一次回路供应有蒸汽的一个或多个涡轮机，至少一个输入是核反应堆的涡轮机所需的功率；-由核反应堆的涡轮机供应的功率包括根据预定程序(例如预定至少一天的时段)编程的功率和功率扰动，输出的向量的参考值通过单独使用所述编程的功率来确定；-除了操作参数之外，输出还包括热支路中的一次冷却剂的温度和堆芯的热功率；-顺序增益控制算法包括多个线性调节器，每个线性调节器针对核反应堆的特定操作点而确定，所述操作点优选地交错，以覆盖范围从核反应堆的标称功率的25％至100％的核反应堆的功率范围；-每个操作点由组的第一集合的所确定插入位置表征；-每个线性调节器以以下形式表达：uK＝Kp(s)y1+Ki(s)y2其中，y1＝y且y2＝z其中，Kp和Ki是增益矩阵，s是拉普拉斯(Laplace)变量，y是输出向量的当前值与输出向量的参考值之间的输出偏差向量，z是待检查的操作参数向量的当前值与待检查的操作参数向量的参考值之间的操作参数偏差向量，并且uK是命令的校正值的向量；-方法包括以下步骤：获得线性调节器，对于每个线性调节器，该步骤包括以下子步骤：*通过在对应的操作点处对核反应堆的非线性模型进行线性化来形成核反应堆的线性化模型，线性化模型使以下内容相关：■一方面的输出偏差向量和操作参数偏差向量与■至少一个输入的至少一个干扰、控制值向量的干扰、输出偏差向量的干扰以及其它地方的控制值的校正值向量的干扰；由此，线性化模型和线性调节器形成用于所述插入位置的环路系统；*确定针对至少一个输入的预定干扰或命令的值的向量的预定干扰或输出偏差向量的预定干扰待观测的核反应堆的操作约束；*将每个操作约束转化成针对以下内容之间的传递函数要遵守的数字条件：■一方面，至少一个输入的干扰、或控制值向量的干扰、或输出偏差向量的干扰，与■另一方面，操作参数中的一个的当前值与所述操作参数的参考值之间的差、或输出中的一个的当前值与所述输出的参考值之间的差、或命令的校正值中的一个；*确定增益矩阵Kp和Ki的增益，所述增益通过优化算法来确定，以便针对对应操作点至少稳定环路系统，并且满足与所有操作约束对应的数字条件；-考虑以下操作约束中的一个或多个来获得至少对于干扰待观察的线性调节器，该干扰是涡轮机需求的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间：*Tm的当前值与参考值Tm,ref之间的差位于与之间；*AO的当前值与参考值AOref之间的差δAO位于-ΔAOmax与ΔAOmax之间；*束的移动速率小于*中子毒物浓度的变化小于是由以流速注入中子毒物引起的一次回路中的中子毒物浓度的增加速率；-所述一个或多个操作约束转化成以下数字条件中的一个或多个：其中，是所述功率阶跃与δTm之间的传递函数，其中，其中，是所述功率阶跃与δAO之间的传递函数，其中，其中，是所述功率阶跃与束的移动速率之间的传递函数，其中，其中，是所述功率阶跃与中子毒物的浓度的变化之间的传递函数，其中，-考虑以下操作约束来获得至少对于干扰待观察的线性调节器，该干扰是涡轮机请求的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间：*Pbank的当前值与Pbank,ref的参考值之间的差δPbank位于与之间；-所述操作约束转化成以下数字条件：其中，是所述功率阶跃与δPbank之间的传递函数，其中，-考虑以下操作约束来获得线性调节器：*干扰引起操作参数的最小变化，该干扰是涡轮机需求的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间；-所述约束转化成以下数字条件：其中，K表示增益矩阵Kp和Ki，Ω表示稳定环路系统的增益矩阵集合，是所述功率阶跃与操作参数偏差向量之间的传递函数，Wz是预定的频率加权矩阵；-每个线性化模型使用以下方程来考虑与中子毒物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调节核反应堆的操作参数的方法，这些操作参数至少包括平均堆芯温度(T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180201 FR 18508671.一种调节核反应堆的操作参数的方法，这些操作参数至少包括平均堆芯温度(Tm)和轴向功率(AO)不平衡，所述方法包括以下步骤：
-获取至少一个输入(DU、DP)的当前值；
-获取输出向量的当前值(Y)，所述输出至少包括所述操作参数；
-使用所述至少一个输入(DU、DP)的所述当前值，形成所述输出的所述向量的参考值(Yref)；
-至少使用至少一个输入(DU、DP)的所述当前值和所述输出的所述向量的所述当前值(Y)，通过监督器(31)实施预测控制算法来形成所述核反应堆的控制值向量(US)；
-使用所述输出的所述向量的所述当前值(Y)和所述输出的所述向量的所述参考值(Yref)，通过调节器(33)实施顺序增益控制算法来形成所述核反应堆控制的校正值向量(uK)；
-通过使用由所述监督器(31)产生的所述控制的所述值的所述向量(US)和由所述调节器(33)产生的所述控制的所述校正值的所述向量(uK)，形成所述核反应堆的所述控制的校正值向量(U)；以及
-通过使用所述控制的所述校正值的所述向量(U)控制执行器，来调节所述核反应堆的所述操作参数。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述核反应堆(1)包括：
-槽(3)；
-堆芯(5)，该堆芯包括多个核燃料组件，放置在所述槽(3)中；
-用于控制所述堆芯(5)的反应性的束(7)以及机构(9)，这些机构(9)被配置为在插入到所述堆芯(5)中的方向上或在从所述堆芯(5)抽出的方向上移动每个束(7)；
-用于冷却所述堆芯(5)的一次回路(10)，一次冷却剂在该一次回路中循环，该一次回路包括在所述槽(3)中刺穿的冷分支和热分支(11、13)，并且所述一次冷却剂分别通过冷分支和热分支进入所述槽(3)和离开所述槽(3)；
-注入回路(15)，该注入回路被配置为将中子毒物或没有中子毒物的稀释剂流体选择性地注入到所述一次冷却剂流体中；
-所述控制包括所述控制束(7)的至少一个移动速率和中子毒物或稀释剂流体的至少一个注入速率。


3.根据权利要求2所述的调节方法，其中，所述束(7)分组移动，一个或多个组被聚集在第一集合(Pbank、R、DCBA)中，所述控制包括所述第一集合的所述组的至少一个移动速率。


4.根据权利要求3所述的调节方法，其中，其他组被聚集在第二集合(Hbank)中，除了所述第一集合的所述组的所述移动速率之外，所述控制还包括所述第二集合的所述组的至少一个移动速率。


5.根据权利要求3或4所述的调节方法，其中，所述第一集合(Pbank、DCBA)的所述组顺序地移动。


6.根据权利要求3或4所述的调节方法，其中，所述第一集合仅具有一个组(R)。


7.根据权利要求3至6中任意一项所述的调节方法，其中，所述操作参数还包括所述第一集合(Pbank)的所述组的插入位置。


8.根据权利要求1至7中任意一项所述的调节方法，其中，所述核反应堆包括通过所述一次回路(10)供应有蒸汽的一个或多个涡轮机(17)，所述至少一个输入(DU、DP)是所述核反应堆的所述涡轮机(17)所需的功率。


9.根据权利要求8所述的调节方法，其中，由所述核反应堆的所述涡轮机(17)供应的功率包括根据预定程序(例如预定至少一天的时段)的编程功率(DU)和功率扰动(dp)，所述输出的所述向量的所述参考值(Yref)单独使用所述编程的功率(DU)来形成。


10.根据权利要求2至9中任意一项所述的调节方法，其中，除了所述操作参数，所述输出还包括所述热分支中的所述一次冷却剂的温度(Tc)和所述堆芯的热功率(PK)。


11.根据权利要求1所述的调节方法，其中，所述顺序增益控制算法包括多个线性调节器，每个线性调节器针对所述核反应堆的确定操作点而确定，所述操作点优选地缩放，以覆盖为额定核反应堆功率的25％至100％的核反应堆功率范围。


12.根据权利要求11所述的调节方法，结合权利要求3，其中，每个操作点由组的所述第一集合的所确定插入位置(Pbank)表征。


13.根据权利要求11或12所述的调节方法，其中，每个线性调节器以以下形式表达：
uK＝Kp(s)y1+Ki(s)y2其中，y1＝y且y2＝z
其中，Kp和Ki是增益矩阵，s是拉普拉斯(Laplace)变量，y是所述输出的所述向量的所述当前值与所述输出向量的所述参考值之间的输出偏差向量，z是待检查的所述操作参数的所述向量的所述当前值与待检查的所述操作参数的所述向量的所述参考值之间的操作参数向量偏差，并且uK是所述控制的所述校正值的所述向量。


14.根据权利要求13所述的调节方法，其中，所述方法包括以下步骤：获得线性调节器，对于每个线性调节器，该步骤包括以下子步骤：
-通过在所述对应的操作点处对所述核反应堆的非线性模型进行线性化来形成所述核反应堆的线性化模型，所述线性化模型使以下内容相关：
-一方面的所述输出偏差向量(y)和所述操作参数偏差向量(z)与
-另一方面的所述至少一个输入的干扰(dp)、所述控制值向量的干扰(dU)、所述输出偏差向量(y)的干扰(dy)、以及所述控制的所述校正值的所述向量(uK)中的至少一个，
-由此，所述线性化模型和所述线性调节器形成用于所述插入位置的环路系统；
-确定针对所述至少一个输入的预定干扰(dp)或所述预定控制的所述值的所述向量的预定干扰(dU)或所述偏差向量输出(y)的干扰(dy)待遵守的所述核反应堆的操作约束；
-将每个操作约束转化成针对以下内容之间的传递函数要遵守的数字条件：
-一方面，所述至少一个输入的所述干扰(dp)、或所述控制值向量的所述干扰(dU)、或所述输出偏差向量(y)的所述干扰(dy)，与
-另一方面，所述操作参数中的一个的所述当前值与所述操作参数的所述参考值之间的差、或所述输出中的一个的所述当前值与所述输出的所述参考值之间的差、或所述控制的所述校正值中的一个；
-确定所述增益矩阵Kp和Ki的所述增益，所述增益通过优化算法来确定，以便针对所述对应操作点至少稳定所述环路系...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·格罗塞梯特，洛里·勒马聚里耶，菲力浦·谢弗雷尔，穆罕默德·亚勾比，
申请(专利权)人：法马通公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR