【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核反应堆工程，具体涉及一种控制棒棒位的探测方法、装置及电子设备。
技术介绍
1、微型核能系统具有能量密度高，供电、供热稳定，物流需求低的优点，其控制棒棒位的准确探测对于微纳型核能系统的远程实时监测和无人化智能化运营至关重要。
2、在常规压水堆系统中，控制棒工作在高温、高压、高辐照的恶劣环境下，通常使用非接触式棒位探测器对控制棒的高度进行检测，其偏差达到10步以上。而微型堆运行温度更高，堆芯布置紧凑，受布置空间和服役环境限制很难设置合适的堆内探测器类型，通过已有的棒位探测器获得控制棒的真实棒位非常困难。此外，微型堆内往往空间有限，无法布置多套控制棒系统，使得控制棒的设计微分价值更大，对控制棒棒位的准确性要求更高。
3、目前，通过探测器探测控制棒棒位外，基于数值方法探测控制棒棒位的方法逐渐涌现并展现优势。瑞典查尔姆斯理工大学的garis团队使用神经网络算法构建堆芯中子通量分布与棒位的关系，清华大学的彭星杰团队使用径向基函数神经网络方法通过中子探测器的测量数据预测控制棒棒位，但仍存在计算压力大、棒位预测结果误差大的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种控制棒棒位的探测方法、装置及电子设备，实现消耗本地少量计算资源，且仅依靠少量反应堆探测器核测信号能快速且准确地探测出控制棒棒位。
2、第一方面，本专利技术提供一种控制棒棒位的探测方法，包括：采集反应堆当前的探测器信号；根据探测器信号、预设的参
3、优选地，在所述采集反应堆当前的探测器信号之前，探测方法还包括：部署反应堆内外探测器，并获取探测器响应矩阵，得到预设的探测器响应矩阵；基于反应堆堆芯模型和核设计程序构建包含不同控制棒棒位的谐波数据库，并进行谐波数据库降维和参数化，得到预设的参数化谐波集。
4、优选地，所述谐波数据库降维和参数化，具体包括：基于谐波数据库的高阶谐波进行不同控制棒位工况下的功率展开处理，得到各阶谐波的谐波权重；根据谐波权重和探测器数量筛选核心谐波组，以完成谐波数据库降维；根据特征值排序进行核心谐波组编号对应，并采用拟合方法建立高阶谐波与控制棒棒位的函数关系式{vn(x),n＝0,1,2,…}，得到参数化谐波集，其中，x为控制棒棒位置。
5、优选地，所述根据探测器信号、预设的参数化谐波集和探测器响应矩阵构造探测器响应方程，具体包括：设参数化谐波集m(x)＝[v0(x),v1(x),…,vn(x)]，将参数化谐波集结合探测器信号和探测器响应矩阵，构造如下探测器响应方程：
6、dtm(x)b(x)＝r，
7、其中，r为探测器信号对应的探测器计数向量，b(x)为控制棒棒位为x时的谐波权重，dt为探测器响应矩阵d的转置矩阵。
8、优选地，所述获取探测器响应矩阵，具体包括：在反应堆运行时，基于所部署的探测器实时测量堆芯信号；通过实验模拟或数值计算的方法获取探测器对堆芯功率分布的响应矩阵，得到探测器响应矩阵d，其中，探测器响应矩阵d为np×nd维矩阵，d(j,k)表示第j个功率节块的裂变中子在第k个探测器中引起的计数率，nd为探测器的个数，np为功率重构的节块数。
9、优选地，所述基于反应堆堆芯模型和核设计程序构建包含不同控制棒棒位的谐波数据库，具体包括：建立包含不同控制棒棒位的反应堆三维堆芯模型；基于三维堆芯模型，使用蒙特卡罗方法或堆芯扩散方法计算不同控制棒棒位下的反应堆高阶谐波，以构建包含不同控制棒棒位的谐波数据库。
10、优选地，所述使用蒙特卡罗方法计算不同控制棒棒位下的反应堆高阶谐波，具体包括：在临界计算模式下，使用蒙特卡罗方法统计裂变矩阵h；使用瑞利商迭代法的数值方法求解出裂变矩阵h的高阶特征值kn和特征向量sn，其中，裂变矩阵的特征向量集构成当前三维堆芯模型的高阶谐波数据库{vn,n＝0,1,2,…}。
11、优选地，所述使用堆芯扩散方法计算不同控制棒棒位下的反应堆高阶谐波，具体包括：构建堆芯扩散计算模型：
12、
13、使用子空间法求解堆芯扩散计算模型，得到模型的高阶谐波数据库{vn,n＝0,1,2,…}，其中，kn为高阶谐波vn对应的特征值，m、f为模型算符。
14、优选地，所述通过搜索棒位以最小化探测器响应方程的残差，预测当前的控制棒棒位，具体包括：通过最小二乘法求解探测器响应方程，得到控制棒棒位x下谐波集的重构展开残差：
15、eres(x)＝||dtm(x)b(x)-r||2；
16、通过最小化残差法构建控制棒棒位预测的目标函数：
17、x0＝min{eres(x)}；
18、基于全局初步搜索、小区间牛顿法迭代预测控制棒棒位x0，其中，eres(x)表示控制棒棒位为x时的方程残差。
19、优选地，在通过最小二乘法求解探测器响应方程之后，探测方法还包括：得到探测器计数r下的谐波系数b；根据谐波系数b获取对应的高阶谐波和堆芯重构功率分布。
20、第二方面，本专利技术还提供一种控制棒棒位的探测装置，包括采集模块、构造模块和预测模块。
21、采集模块，用于采集反应堆当前的探测器信号。构造模块，与采集模块连接，用于根据探测器信号、预设的参数化谐波集和探测器响应矩阵构造探测器响应方程。预测模块，与构造模块连接，用于通过搜索棒位以最小化探测器响应方程的残差，预测当前的控制棒棒位。
22、第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现如第一方面所述的控制棒棒位的探测方法。
23、本专利技术提供的控制棒棒位的探测方法、装置及电子设备，通过反应堆高阶谐波组构造了控制棒棒位与探测器信号之间数学联系，即构造探测器响应方程，继而通过搜索棒位以最小化探测器响应方程的残差，预测出当前的控制棒棒位。这种基于数据驱动结合参数化谐波集的方法，消耗计算资源少，且不受堆型和探测器分布数量限制，故可实现消耗本地少量计算资源，且仅依靠少量反应堆探测器核测信号能快速且准确地探测出控制棒棒位的目的。
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1.一种控制棒棒位的探测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集反应堆当前的探测器信号之前，还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述谐波数据库降维和参数化，具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据探测器信号、预设的参数化谐波集和探测器响应矩阵构造探测器响应方程，具体包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取探测器响应矩阵，具体包括：
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于反应堆堆芯模型和核设计程序构建包含不同控制棒棒位的谐波数据库，具体包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述使用蒙特卡罗方法计算不同控制棒棒位下的反应堆高阶谐波，具体包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述使用堆芯扩散方法计算不同控制棒棒位下的反应堆高阶谐波，具体包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过搜索棒位以最小化探测器响应方程的残差，预测当前的控制棒棒位，具体包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种控制棒棒位的探测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集反应堆当前的探测器信号之前，还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述谐波数据库降维和参数化，具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据探测器信号、预设的参数化谐波集和探测器响应矩阵构造探测器响应方程，具体包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取探测器响应矩阵，具体包括：
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于反应堆堆芯模型和核设计程序构建包含不同控制棒棒位的谐波数据库，具体包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述使用蒙特卡罗方法计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：申鹏飞，张鹏，袁媛，张成龙，周梦飞，徐源，肖向，蔡铮阳，刘国明，易璇，邵增，胡小利，霍小东，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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