基于制造技术

本发明专利技术公开了基于

【技术实现步骤摘要】
基于POD和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法


[0001]本专利技术涉及核电站核燃料的安全监测方法领域，尤其涉及的是一种基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法
。

技术介绍

[0002]核燃料包壳破损的在线监测对于及时发现核反应堆的安全问题和保证核电系统的安全稳定运行至关重要；目前现有的核燃料包壳破损代表性监测手段有：超声检测方法
、
外观检测方法
、
涡流检测方法和放射性产物活度测量方法
。
[0003]其中，前三种方法一般在停堆卸料的阶段才能使用，不仅检测难度大，且间隔时间较长，并难于及时发现包壳破损状态；而放射性产物活度测量方法主要通过人工采样以及探测器采样方法获得堆芯内部冷却剂的放射性活度，并结合物理和经验模型参数确定包壳破损状态，不仅人工采样间隔时间较长，且对采样人员具有一定危险性，同时，通过探测器对放射性产物活度的采样也只能获得冷却剂的放射性活度数据，需要结合物理和经验模型参数才能确定包壳破损状态，既存在有一定的误差，也无法准确定位破损包壳位置
。
[0004]此外，基于放射性产物活度的探测方法所检测到的放射性活度数据在时间上也滞后于包壳破损条件，难以做到实时监测，因此，目前的这些探测方法尚无法实现实时
、
准确的包壳破损状态探测
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，可快速
、
实时
、
准确地探测包壳破损状态，更安全
、
更可靠
。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，由离线阶段五个步骤和在线阶段的两个步骤组成；步骤
S110、
给定堆芯冷却剂入口条件和堆芯功率水平，在多个不同的包壳破损状态参数组合
μ
的条件下，分别计算核
‑
热
‑
流耦合过程，获得堆芯在不同包壳破损状态下的中子分布样本数据；多个不同的包壳破损状态参数组合
μ
由不同的包壳破损位置
S、
包壳破损根数
N
和包壳破口大小
X
组成；步骤
S120、
根据堆芯中子探测器的布置条件，构建不同包壳破损条件下的中子分布探测样本数据库；步骤
S130、
对中子分布探测样本数据库进行本征正交分解，得到探测中子场的本征正交基函数和特征值，并在确定本征正交分解阶数后提取本征正交分解模态矩阵的前
P
列，重构探测中子分布本征正交模态矩阵；步骤
S140、
对每一种包壳破损条件的探测中子场，用其中子分布探测样本除探测中子场的本征正交基函数，得到与不同包壳破损条件相对应的本征正交分解模态系数
a
i
(
μ
)
；步骤
S150、
基于每一个样本的包壳破损状态参数组合
μ
和其所对应的本征正交分
解模态系数
a
i
(
μ
)
，构建包壳破损状态参数和不同阶本征正交分解模态系数
a
i
(
μ
)
之间的映射关系，使得任意本征正交分解模态系数
a
i
(
μ
)
均可以唯一确定一个包壳破损状态参数组合；步骤
S160、
将探测所得到的中子分布数据除探测中子场的本征正交基函数，得到待检测条件的本征正交分解模态系数
am
i ；步骤
S170、
根据本征正交分解模态系数
am
i 和相对应的包壳破损状态参数组合
μ
之间的映射关系反向确定包壳破损条件
。
[0007]所述的基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其中，所述步骤
S110
具体包括：步骤
S112、
根据待测量的堆芯条件，在堆芯正常运行工况下，选取包壳破损状态参数组合
μ
的范围，对每一个包壳破损参数（
S、N
以及
X
）在工程范围内选取
N
i
个状态点，
i
表示第
i
个包壳破损状态；步骤
S114、
对不同的包壳破损参数（
S、N
以及
X
）进行组合，确定包壳破损条件样本状态参数组合
μ
(S、N、X)
，共有
N
S
×
N
N
×
N
X
种包壳破损条件样本状态参数组合；步骤
S116、
在每一种包壳破损条件样本状态参数下，开展全堆芯核
‑
热
‑
流耦合模拟，计算出不同包壳破损条件下的中子分布
ϕ
g
=
ϕ
g
(x,y,z|
μ
)
的模拟样本数据
。
[0008]所述的基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其中，所述步骤
S112
在堆芯正常运行工况下包括：正常运行的冷却剂入口流量
、
入口温度
、
功率水平
、
平均燃耗深度
、
氙浓度和控制棒棒位
。
[0009]所述的基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其中，所述步骤
S116
还包括计算出不同包壳破损条件下的：功率分布
P=P(x,y,z|
μ
)、
速度分布
u=u(x,y,z|
μ
)、
压力分布
p=p(x,y,z|
μ
)
和温度分布
T=T(x,y,z|
μ
)
的模拟样本数据；其中，中子输运模拟的能群划分按照堆芯内部中子探测器的能量范围划定
。
[0010]所述的基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其中，所述步骤
S120
在构建的中子分布探测样本数据库时，按照堆芯内部中子探测器的位置和能量分布，从全堆芯核
‑
热
‑
流耦合模拟样本数据中提取探测器位置的中子分布样本数据，组成新的探测器中子分布样本矩阵，该探测器中子分布样本矩阵是一个
N
m
×
N
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其特征在于，由离线阶段五个步骤和在线阶段的两个步骤组成；步骤
S110、
给定堆芯冷却剂入口条件和堆芯功率水平，在多个不同的包壳破损状态参数组合
μ
的条件下，分别计算核
‑
热
‑
流耦合过程，获得堆芯在不同包壳破损状态下的中子分布样本数据；多个不同的包壳破损状态参数组合
μ
由不同的包壳破损位置
S、
包壳破损根数
N
和包壳破口大小
X
组成；步骤
S120、
根据堆芯中子探测器的布置条件，构建不同包壳破损条件下的中子分布探测样本数据库；步骤
S130、
对中子分布探测样本数据库进行本征正交分解，得到探测中子场的本征正交基函数和特征值，并在确定本征正交分解阶数后提取本征正交分解模态矩阵的前
P
列，重构探测中子分布本征正交模态矩阵；步骤
S140、
对每一种包壳破损条件的探测中子场，用其中子分布探测样本除探测中子场的本征正交基函数，得到与不同包壳破损条件相对应的本征正交分解模态系数
a
i
(
μ
)
；步骤
S150、
基于每一个样本的包壳破损状态参数组合
μ
和其所对应的本征正交分解模态系数
a
i
(
μ
)
，构建包壳破损状态参数和不同阶本征正交分解模态系数
a
i
(
μ
)
之间的映射关系，使得任意本征正交分解模态系数
a
i
(
μ
)
均可以唯一确定一个包壳破损状态参数组合；步骤
S160、
将探测所得到的中子分布数据除探测中子场的本征正交基函数，得到待检测条件的本征正交分解模态系数
am
i ；步骤
S170、
根据本征正交分解模态系数
am
i 和相对应的包壳破损状态参数组合
μ
之间的映射关系反向确定包壳破损条件
。2.
根据权利要求1所述的基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其特征在于，所述步骤
S110
具体包括：步骤
S112、
根据待测量的堆芯条件，在堆芯正常运行工况下，选取包壳破损状态参数组合
μ
的范围，对每一个包壳破损参数（
S、N
以及
X
）在工程范围内选取
N
i
个状态点，
i
表示第
i
个包壳破损状态；步骤
S114、
对不同的包壳破损参数（
S、N
以及
X
）进行组合，确定包壳破损条件样本状态参数组合
μ
(S、N、X)
，共有
N
S
×
N
N
×
N
X
种包壳破损条件样本状态参数组合；步骤
S116、
在每一种包壳破损条件样本状态参数下，开展全堆芯核
‑
热
‑
流耦合模拟，计算出不同包壳破损条件下的中子分布
ϕ
g
=
ϕ
g (x, y, z | μ
)
的模拟样本数据
。3.
根据权利要求2所述的基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其特征在于，所述步骤
S112
在堆芯正常运行工况下包括：正常运行的冷却剂入口流量
、
入口温度
、
功率水平
、
平均燃耗深度
、
氙浓度和控制棒棒位
。4. 根据权利要求2所述的基于
POD
和中子探测数据的核燃料包壳破损在线监测方法，其特征在于，所述步骤
S116
还包括计算出不同包壳破损条件下的：功率分布
P=P (x, y, z | μ
)、
速度分布
u=u (x, y, z | μ
)、
压力分布
p=p (x, y, z | μ
)
和温度分布
T=T (x, y, z | μ
)
的模拟样本数据；其中，中子输运模拟的能群划分按照堆芯内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚辉，马宇，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：