一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法及系统，通过实时获取热工水力试验系统的运行参数结合引入的反应性模型计算当前功率需求值，并依据功率计算的当前功率需求值进行自动调节；解决核反应堆热工水力瞬态系统试验功率控制难的问题，能够保证核反应堆热工水力试验过程中电功率实现自动控制和调节，精确模拟反应堆实堆在运行过程中的功率变化；在工况切换过程，即便功率变化剧烈，无法手动操作的情况下，也可以根据上述方法计算获知电功率需求值，及时对热工水力试验系统进行电功率调节。进行电功率调节。进行电功率调节。

【技术实现步骤摘要】
一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法及系统


[0001]本专利技术涉及核反应堆热工水力系统试验
，具体涉及一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法及系统。

技术介绍

[0002]反应堆热工水力瞬态系统试验是一种真实模拟核反应堆一、二回路运行状况的试验。反应堆瞬态运行工况中，由于一回路的温度发生变化，对燃料的反应性影响较大。而且反应堆不同瞬态工况切换过程中，一回路的温度会根据不同的工况进行调整，进而影响反应堆电功率的变化。瞬态试验过程中，核反应堆热工水力系统的压力、流量和功率都会发生较大幅度的波动。为了真实反映核反应堆功率，反应堆热工水力瞬态系统试验的电功率需要通过核热耦合反馈程序根据工况参数实时计算，并随时调整电功率参数。
[0003]传统的电功率调节方法是实时观测反应堆热工水力瞬态系统试验运行状态根据经验进行手动调控，不仅需要耗费较大劳动力，需要手动多次调试，调节量不能很好把握，影响调节效率和效果；由于功率的波动与一回路系统的压力、温度及二回路系统的流量存在密切耦合关系，在进行手动调控时无法兼顾考虑到一回路系统和二回路系统的实际运行工况；当二回路系统的流量发生变化时，手动调整一回路系统的电功率存在容易误操作、造成系统泄漏等安全事故的问题。而且反应堆热工水力瞬态系统试验作为一种真实模拟核反应堆一、二回路运行状况的试验，一回路功率要能真实模拟反应堆实际运行时的功率变化。在真实的反应堆运行状态发生变化时，反应堆功率会因为调节棒的动作和冷却剂温度变化而引起反应堆反应性的波动，进而导致功率发生剧烈波动。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：传统手动调控反应堆热工水力瞬态系统试验电功率的方法不仅需要耗费较大劳动实时监控调节，调节量不能很好把握，影响调节效率和效果，在工况切换过程导致的功率变化剧烈的状况无法及时实施手动调节，存在较大安全隐患；本专利技术目的在于提供一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法及系统，基于热工水力试验系统的运行参数和引入的反应性模型计算输出电功率需求值，以电功率需求值为参考进行自动调节，解决上述技术问题。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]本方案提供一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，包括步骤：
[0007]令热工水力试验系统模拟真实核反应堆瞬态运行，并实时获取热工水力试验系统的运行参数；
[0008]基于热工水力试验系统的运行参数和引入的反应性模型计算输出电功率需求值；
[0009]根据输出电功率需求值对热工水力试验系统进行电功率调节。
[0010]本方案工作原理：传统手动调控反应堆热工水力瞬态系统试验电功率的方法不仅需要耗费较大劳动实时监控调节，根据经验反复微调以找到较为准确的调节量，调节过程
中调节量不能很好把握，不仅影响调节效率和效果，在工况切换过程导致的功率变化剧烈的状况时，手动调节根本无法实现，且无法实时反映真实的反应堆功率变化，存在较大的安全隐患。本方案提供一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，通过实时获取热工水力试验系统的运行参数结合引入的反应性模型计算当前功率需求值，并依据功率计算的当前功率需求值进行自动调节；解决核反应堆热工水力瞬态系统试验功率控制难的问题，能够保证核反应堆热工水力试验过程中电功率实现自动控制和调节，精确模拟反应堆实堆在运行过程中的功率变化；在工况切换过程，即便功率变化剧烈，无法手动操作的情况下，也可以根据上述方法计算获知电功率需求值，及时对热工水力试验系统进行电功率调节。
[0011]进一步优化方案为，所述热工水力试验系统包括一回路系统，二回路系统和稳压系统，一回路系统与二回路系统之间通过二回路系统中的蒸汽发生器交换热量；所述一回路系统包括堆芯模拟体及压力容器；稳压系统保证整个实验一回路系统的压力控制在合理范围内。
[0012]进一步优化方案为，还包括：获取热工水力试验系统的当前时刻电阻值，根据当前时刻电阻值和输出电功率需求值计算堆芯模拟体的所需电流值，将堆芯模拟体的电流值调节至所需电流值。
[0013]进一步优化方案为，所述热工水力试验系统的运行参数包括：堆芯模拟体进口温度、堆芯模拟体出口温度、当前时刻堆芯模拟体功率、二回路系统给水流量和一回路系统给水流量。
[0014]进一步优化方案为，输出电功率需求值计算方法包括以下步骤：
[0015]S1、基于当前时刻热工水力试验系统的运行参数计算出调节棒引入的反应性、冷却剂引入的反应性和燃料元件引入的反应性；
[0016]S2、将调节棒引入的反应性、冷却剂引入的反应性和燃料元件引入的反应性带入点堆方程，求解点堆方程得到下一时刻堆芯模拟体的输出电功率需求值。
[0017]进一步优化方案为，所述调节棒引入的反应性计算方法为：
[0018]T1、对堆芯模拟体进口温度和堆芯模拟体出口温度求平均数得到反应堆平均温度；
[0019]T2、根据堆芯模拟体当前运行工况得到反应堆运行温度，将反应堆平均温度和反应堆运行温度对比计算出第一功率需求因子K1；根据二回路给水流量计算第二功率需求因子K2；
[0020]T3、基于第一功率需求因子K1和第二功率需求因子K2计算出需求功率W，对需求功率W与当前时刻堆芯模拟体功率求差得到功率差值
△
W；
[0021]T4、将功率差值
△
W代入反应堆实堆运行的棒速控制程序中计算出调节棒应该执行的动作以及此动作引入的反应性。
[0022]取堆芯模拟体进口温度和堆芯模拟体出口温度两个温度测点的温度平均值作为反应堆平均温度测量值，以保证反应堆温度数据的准确性，为电功率需求值的计算奠定基础。
[0023]进一步优化方案为，所述冷却剂引入的反应性计算方法为：
[0024]根据温度传感器测量得到的堆芯进出口的冷却剂温度和加热功率推算出当前时刻冷却剂温度分布，将当前时刻冷却剂温度分布与上一时刻冷却剂温度分布对比计算冷却
剂引入的反应性。
[0025]进一步优化方案为，所述燃料元件温度引入的反应性计算方法为：
[0026]基于当前时刻冷却剂温度分布推算出当前时刻燃料元件温度分布，将当前时刻燃料元件温度分布与上一时刻燃料元件温度分布对比计算燃料元件引入的反应性。
[0027]因为一回路系统的冷却剂温度分布和燃料元件温度分布无法通过试验直接获得，因此根据堆芯模拟体进出口温度，可以推算得到不同位置处反应堆一回路系统的冷却剂温度分布；再将当前时刻冷却剂温度分布与上时刻的反应堆进出口冷却剂温度分布对比计算冷却剂引入的反应性；
[0028]同理根据冷却剂温度分布、堆芯功率和一回路系统流量推算堆芯燃料元件温度分布，将当前时刻堆芯燃料元件温度分布与上时刻堆芯燃料元件温度分布对比计算燃料元件引入的反应性。
[0029]根据反应堆当前运行状态，计算反应堆需要的温度，再与实际测量得到的反应堆平均温度值对比，反应堆平均温度值由反应堆进口温度和反应堆出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，其特征在于，包括步骤：令热工水力试验系统模拟真实核反应堆瞬态运行，并实时获取热工水力试验系统的运行参数；基于热工水力试验系统的运行参数和引入的反应性模型计算输出电功率需求值；根据输出电功率需求值对热工水力试验系统进行电功率调节。2.根据权利要求1所述的一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，其特征在于，所述热工水力试验系统包括一回路系统，二回路系统和稳压系统，一回路系统与二回路系统之间通过蒸汽发生器交换热量；所述一回路系统包括堆芯模拟体和压力容器。3.根据权利要求2所述的一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，其特征在于，还包括：获取热工水力试验系统的当前时刻电阻值，根据当前时刻电阻值和输出电功率需求值计算堆芯模拟体的所需电流值，将堆芯模拟体的电流值调节至所需电流值。4.根据权利要求2所述的一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，其特征在于，所述热工水力试验系统的运行参数包括：堆芯模拟体进口温度、堆芯模拟体出口温度、当前时刻堆芯模拟体功率、二回路系统给水流量和一回路系统给水流量。5.根据权利要求4所述的一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，其特征在于，输出电功率需求值计算方法包括以下步骤：S1、基于当前时刻热工水力试验系统的运行参数计算出调节棒引入的反应性、冷却剂引入的反应性和燃料元件引入的反应性；S2、将调节棒引入的反应性、冷却剂引入的反应性和燃料元件引入的反应性带入点堆方程，求解点堆方程得到下一时刻堆芯模拟体的输出电功率需求值。6.根据权利要求5所述的一种核反应堆热工水力瞬态试验电功率调节方法，其特征在于，所述调节棒引入的反应性计算方法为：T1、对堆芯模拟体进口温度和堆芯模拟体出口温度求平均数得到反应堆平均温度；T2、根据堆芯模拟体当前运行工况得到反应堆运行温度，将反应堆平均温度和反应堆运行温度对比计算出第一功率需求因子K1；根据二回路给水流量计算第二功率需求因子K2；T3、基于第一功率需求因子K1和第二功率需求因子K2...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕景良，何灿阳，杨祖毛，昝元锋，谢峰，郗昭，胡俊，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：