技术领域
[0001] 本
申请属于反应堆控制与保护系统领域，尤其涉及一种减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差方法及装置。
背景技术
[0002] RPN系统，又称堆外测量系统，是核电站用来确保
中子活动得到持久性监测的核仪表系统。RPN系统采用分布于
反应堆压力容器外的一系列
中子探测器来测量反应堆功率、功率变化率以及功率的径向和轴向分布等。RPN系统显示的核功率是核电厂运行人员把握核电厂安全运行的一个重要指标。通常核功率需要使用Gk参数来校正。Gk参数设置不当都会导致RPN系统无法正确显示反应堆的实际核功率。
[0003] 现有的核电站运行技术规范要求，每天检查功率量程提供的核功率和KIT(集中
数据处理系统)给出的
堆芯热功率指示值(Pth)之间的偏差是否低于1.5％，若不低于1.5％，则需要调整RPN系统的功率量程Gk系数。
[0004] 由于堆芯热功率平均偏差、Gk参数确认、Gk参数调整各自的测量
时间窗口并不同步，导致机组状态实时的测量值与在先的测量值不对应，尤其表现为一回路平均
温度出现
波动，导致三次测量对应的堆芯热功率平均偏差不一致。这种测量不一致往往会导致实际调整量小于预期，进而导致实际确认和调整次数增加。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本申请
实施例提供了一种减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差方法及装置，以优化原有的试验仪表系统热平衡测量方法，减少Gk参数确认的次数。
[0006] 本申请实施例的第一方面提供了一种减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差方法，包括：
[0007] 在进行试验仪表系统热平衡试验前，控制堆芯持续
过热，小于或等于
指定温度值，并保持至试验仪表系统热平衡试验结束；
[0008] 进行试验仪表系统热平衡试验，通过试验仪表系统获取热功率；
[0009] 获取试验仪表系统热平衡试验时间段内RPN通道测量的核功率；
[0010] 根据所述热功率和核功率计算Gk参数。
[0011] 本申请实施例的第二方面提供了一种减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差装置，包括：
[0012] 控
制模块，用于在进行试验仪表系统热平衡试验前，控制堆芯持续过热，小于或等于指定温度值，并保持至试验仪表系统热平衡试验结束；
[0013] 第一获取模块，用于进行试验仪表系统热平衡试验，通过试验仪表系统获取热功率；
[0014] 第二获取模块，用于获取试验仪表系统热平衡试验时间段内RPN通道测量的核功率；
[0015] 参数计算模块，用于根据所述热功率和核功率计算Gk参数。
[0016] 本申请实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，包括：所述计算机可读存储介质存储有
计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差方法的步骤。
[0017] 本申请实施例与
现有技术相比存在的有益效果是：本申请通过使堆芯过热，提高了一回路的平均温度，进而提高堆芯热功率，堆芯热功率的提高有利于解决偏差实际调整量小于预期，而导致Gk参数实际确认和调整次数增加的问题。据测算，提高一回路的平均温度对堆芯热功率变化的贡献率可达1.7％FP/℃。同时，经试验测定，调整后的一回路平均温度对核功率峰值、R棒调节死区及动作的影响均在控制范围之内，说明使堆芯过热的操作符合核运营操作安全规范。
附图说明
[0018] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1是本申请实施例提供的减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差的流程示意图；
[0020] 图2是一回路平均温度调整后的堆芯热功率分布图；
[0021] 图3是一回路平均温度调整后的实测过热温度分布图；
[0022] 图4是本申请实施例提供的减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差装置的结构示意图。
具体实施方式
[0023] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、
电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
[0024] 为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0025] 应当理解，当在本
说明书和所附
权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0026] 还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0027] 实施例一：
[0028] 请参照图1，本发明实施例提供了一种减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差方法，包括：
[0029] S10、在进行试验仪表系统热平衡试验前，控制堆芯持续过热，小于或等于指定温度值，并保持至试验仪表系统热平衡试验结束。
[0030] 核电站是利用
原子核裂变反应释放出
能量，经能量转化而发电的。现以压水堆核电站为例，在压水堆内，由核
燃料U-235原子核链式裂变反应产生大量热量，冷却剂(又称载热体)将反应堆中的热量带入
蒸汽发生器，并将热量传给其工作介质——水，然后主
循环泵把冷却剂输送回反应堆，循环使用，由此组成一个回路，称为第一回路，或简称一回路。这一过程也就是核裂变能转换为
热能的能量转换过程。
蒸汽发生器U型管外二次侧的工作介质受热
蒸发形成蒸汽，蒸汽进入
汽轮机内膨胀做功，将蒸汽
焓降放出的热能转换成汽轮机的
转子转动的机械能，这一过程称为热能转换为机械能的能量转换过程。做了功的蒸汽在凝汽器内冷凝成
凝结水，重新返回蒸汽发生器，组成另一个循环回路，称为第二回路，或简称二回路。
[0031] 其中，热平衡试验具体包括：测量蒸汽发生器中二回路工作介质的温度、压力、流量等物理参数，根据上述物理参数计算出二回路工作介质经过蒸汽发生器时产生的焓升，从而得到反应堆一回路传给二回路的能量，然后计算一回路通过其它设备得到的能量和失去的能量，最后根据能量守恒原理计算出反应堆堆芯热功率，即本实施例所指的热功率。热功率是与燃耗无关的一回路温差与流速的线性函数。核功率的测量值是以中子通量作为变量的线性函数。
[0032] 具体的，所述指定温度值比温度参考值大0.3℃。
[0033] 本实施例中，运行技术规范、技术规范解释、GOR9(运行总则第9条)对于一回路平均温度偏差无明确具体要求，只有一回路平均温度上限的要求；而在周期物理试验大纲对一回路平均温度无明确要求；现场执行规程则对一回路平均温度有明确的要求。因此，一回路平均温度的调整至少受到周期物理试验大纲、现场执行规程的制约。其中，温度参考值指的是堆芯的正常
工作温度。在此处，指定温度值可以等于温度参考值加上0.3℃。
[0034] 在通常情况下，机组出力受限于RPN核功率指示；核功率指示高于堆芯热功率指示值，Gk参数确认时实际修正偏差小于堆芯
跟踪时的偏差，导致实际确认和调整次数增加。因而，要减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差，需要保证Gk参数修正的偏差幅度与实际情况更为接近，同时考虑调整后受影响的核功率指示峰值与R棒调节死区的温度限值有一定裕度。
[0035] 针对一回路平均温度调整对堆芯热功率的影响，在一实例中，对不同机组进行测量，结果如表1所示。
[0036] 表1：一回路平均温度调整对堆芯热功率的影响
[0037]
[0038] 由表1可知，一回路平均温度调整对堆芯热功率的影响受燃耗水平影响，保守估计，温度影响的程度可达1.7％FP/℃。其中，ΔPr为热功率的差值，ΔT为一回路平均温度的差值。
[0039] 针对一回路平均温度调整对堆芯热功率的影响，在一实例中，对不同时间点的核功率进行测量，结果如图2所示。
[0040] 图2为一回路平均温度调整后的堆芯热功率分布图。图2中，纵坐标为核功率，横坐标为Gk参数的确定序号，横线1表示Gk参数确定时核功率峰值的平均值，横线2表示核功率峰值运行控制限值，横线3表示C2报警定值。图2中分布的点表示Gk参数确定时核功率峰值的分布。
[0041] 图2中可以看出，Gk参数确认时，平均核功率峰值为100.89％FP(FP为满功率)，距离核功率峰值运行控制限值101.5％FP有0.6％FP的裕度，对应的一回路平均温度偏热方向平均允许调整量为0.35℃。图2也说明，在一些时刻，实际核功率峰值已达运行控制限值，此时允许调整量为0℃。
[0042] 针对一回路平均温度调整对R棒调节死区及动作的影响，在一实例中，在不同时间点的温度偏差进行测量，结果如图3所示。
[0043] 图3为实测过热温度分布图。图3中，纵坐标为温度偏差，单位为℃，横坐标为Gk参数的确定序号，1格代表1，每往右边增1格就在当前值上增加1。横线4表示实测的平均温度偏差，横线5表示比温度参考值高0.3℃(即指定温度值)的温度线，横线6表示死区0.83℃的温度线。
[0044] 从图3中可以看出，Gk参数确认时，平均堆芯偏热0.03℃，峰值为0.2℃，寿期中后期一回路平均温度波动幅度为0.3℃，峰值
叠加波动幅度距离R棒调节死区裕度为0.33℃，对应一回路平均温度偏热方向至少允许调整量0.33℃，平均允许调整量为0.5℃。
[0045] 在确保核功率峰值不超控制限值的前提下，一回路平均温度偏热方向的允许调整量为0.33℃，允许平均堆芯偏热幅度为0.36℃，最大堆芯偏热幅度为0.53℃。综上，堆芯偏热幅度可设定为0.3℃，即一回路平均温度小于或等于温度指定值。
[0046] 调整后的一回路平均温度，可有效减少人员工作量及降低工作和设备失效
风险。
[0047] 具体的，在进行试验仪表系统热平衡试验前，确认堆芯跟踪指示是否正常，且显示的核功率数值是否高于堆芯热功率指示值，以便在堆芯跟踪指示正常以及在显示的核功率数值高于堆芯热功率指示值时进行试验仪表系统热平衡试验。
[0048] 本实施例中，热功率专指由热平衡试验计算出的堆芯热功率，而堆芯热功率指示值指的是仪表上堆芯热功率实时的显示值。具体的，在进行试验仪表系统热平衡试验前，控制核功率峰值不超过指定限值。所述指定限值包括101.5％FP。
[0049] 需要指出的是，若在进行试验仪表系统热平衡试验前，若需要确认堆芯跟踪指示是否正常且确认显示的核功率数值是否高于堆芯热功率指示值，也需要控制核功率峰值不超过指定限值时，可以先确认堆芯跟踪指示是否正常、确认显示的核功率数值是否高于堆芯热功率指示值之后，再控制核功率峰值不超过指定限值；也可以先控制核功率峰值不超过指定限值，再确认堆芯跟踪指示是否正常、确认显示的核功率数值是否高于堆芯热功率指示值，此处不作限定。
[0050] 本实施例中，调整一回路平均温度对运行机组控制产生一定的影响，要求堆芯控制要求更加精细化。具体表现为，确保核功率峰值尽量接近但不超过101.5％FP。在一实例中，此项操作须在Gk参数确认试验前10分钟完成。
[0051] 具体的，在进行试验仪表系统热平衡试验指定时间前，完成降低二回路负荷或稀释操作。所述指定时间包括10分钟。
[0052] 本实施例中，一定量的稀释或适当降低二回路负荷，以保证试验期间维持堆芯持续偏热。据测算，每台机组每次循环增加稀释或适降低二回路负荷操作，持续时间大约为6小时。
[0053] S20、进行试验仪表系统热平衡试验，通过试验仪表系统获取热功率。
[0054] 本实施例中，试验仪表系统(KME系统，也可称为二回路热平衡系统)具有如下功能：仪表
数据采集功能、模拟功能、热平衡试验功能。
[0055] S30、获取试验仪表系统热平衡试验时间段内RPN通道测量的核功率。
[0056] RPN系统，即堆外核测量系统，是用分布于
反应堆压力容器外的一系列中子探测器来测量反应堆功率、功率变化率以及功率的径向和轴向分布等参数，是直接关系到反应堆安全的重要系统之一，核功率是指堆内单位时间内释放能量的多少。RPN通道是RPN系统的一部分。在反应堆堆芯中，单位体积单位时间内发生的裂变数正比于该点的中子通量
密度。通过测量某一点的中子通量密度来测量反应堆功率。此处，测得的反应堆功率即为核功率。
[0057] S40、根据所述热功率和核功率计算Gk参数。
[0058] Gk参数可通过公式Gk＝G’k×(Pth/Prk)计算获得。其中，G’k参数为热平衡试验前的Gk参数，Pth为热功率，Prk为KME热平衡试验所测得的反应堆功率(具体可采用相对平均核功率)。相对平均核功率可由核功率计算获得，具体的，将多个核功率的平均值作为相对平均核功率。k为RPN通道的序号，如可取值1、2、3、4，当k的取值为1、2、3、4时，Prk即为从4个RPN通道获取的4个核功率对应的相对平均核功率。
[0059] 可选的，在所述根据所述热功率和核功率计算Gk参数之后，还包括：
[0060] 根据RPN通道的电离室
电流确定Gk验证参数；
[0061] 判断所述Gk参数与Gk验证参数的差值的绝对值是否小于预设
阈值；
[0062] 若所述差值的绝对值小于预设阈值，则确定所述Gk参数适用。
[0063] 本步骤中，KIT系统或KIC系统、KDC系统、LSS系统可跟踪RPN通道上的电离室电流值。在一实例中，RPN系统共有四个测量通道，每个通道采用六个短电离室测量，相当于把一个RPN测量通道的高度分为六节，每节高度均能测出电流值，按照从上到下的划分，对应的电流值分别为I1、I2、I3、I4、I5、I6。
[0064] 以KDC系统为例，获取热平衡时间段内的KDC系统中RPN四个通道中的每条通道中的电离室电流平均值。根据各个电离室电流计算各个通道IU，IL的平均值，其中，IU＝I1+I2+I3；IL＝I4+I5+I6，I1～I6分别代表第一电离室到第六电离室的电流平均值。
[0065] 采集RPN系统的电流功率转换系数，包括KU、KL，分别与IU、IL对应。电流功率转换系数可从相应的核
电机组获取。若核电机组为非数字化机组，则从核电厂仪表专业部
门获取设置于机组内的电流功率转换系数。针对数字化机组，由于各个系统设置的不同，电流功率转换系数可从现场的机柜采集，也可以从RPS系统(
辐射防护系统)中采集。
[0066] 根据电离室电流和电流功率转换系数计算验算相对
平均功率。验算相对平均功率具体计算如下：Pr’＝(IU*KU+IL*KL)*12。
[0067] 根据验算相对平均功率及通过试验仪表系统获取的热功率确定Gk验证参数。Gk验证参数的计算公式为：Gk验算＝Pth/Pr’。由此获得Gk验证参数。
[0068] 最后，将通过热平衡试验获取的Gk参数与通过测量电离室电流值获取的Gk验证参数进行比较，判断两者之间的差值的绝对值是否小于预设阈值，若说明该Gk参数适用。在一实例中，预设阈值包括0.0050。
[0069] 应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0070] 实施例二：
[0071] 本发明实施例还提出了一种减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差装置，包括：
[0072]
控制模块10，用于在进行试验仪表系统热平衡试验前，控制堆芯持续过热，小于或等于指定温度值，并保持至试验仪表系统热平衡试验结束；
[0073] 第一获取模块20，用于进行试验仪表系统热平衡试验，通过试验仪表系统获取热功率；
[0074] 第二获取模块30，用于获取试验仪表系统热平衡试验时间段内RPN通道测量的核功率；
[0075] 参数计算模块40，用于根据所述热功率和核功率计算Gk参数。
[0076] 可选的，减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差装置还包括：
[0077] 验证参数确定模块，用于根据RPN通道的电离室电流确定Gk验证参数；
[0078] 判断模块，用于判断所述Gk参数与Gk验证参数的差值的绝对值是否小于预设阈值；
[0079] 适用模块，用于若所述差值的绝对值小于预设阈值，则确定所述Gk参数适用。
[0080] 可选的，所述控制模块还用于在进行试验仪表系统热平衡试验前，确认堆芯跟踪指示是否正常，且显示的核功率数值是否高于堆芯热功率指示值，以便在堆芯跟踪指示正常以及在显示的核功率数值高于堆芯热功率指示值时进行试验仪表系统热平衡试验。
[0081] 可选的，所述控制模块还用于在进行试验仪表系统热平衡试验前，控制核功率峰值不超过指定限值。
[0082] 可选的，所述指定限值包括101.5％FP。
[0083] 可选的，所述控制模块还用于在进行试验仪表系统热平衡试验指定时间前，完成降低二回路负荷或稀释操作。
[0084] 可选的，所述指定时间包括10分钟。
[0085] 可选的，所述指定温度值比温度参考值大0.3℃。
[0086] 本申请实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，包括：所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述减少压水反应堆堆外核测量系统的测量偏差方法的步骤。
[0087] 以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
