專利名稱：確定用于核反應堆操作的工作極限的余量的方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及核反應堆的設計和操作，更具體地涉及確定核反應堆的工作極限的余量的方法。
背景技術：
在沸水反應堆(BWR)或壓水反應堆(PWR)的操作期間，執(zhí)行連續(xù)監(jiān)視全部操作參數(shù)和引起的發(fā)熱限制。例如，為了識別反應堆的瞬間狀態(tài)，監(jiān)視百分率額定功率、百分率額定流量、入口慢化劑溫度、核心壓力以及控制葉片的任何定位。同樣，在核反應堆芯，內(nèi)的工具有助于監(jiān)視反應，其映象到例如臨界功率比(CPR)、最大平均平面線性熱量產(chǎn)生比(MAPLHGR)和線性功率密度的最大百分率(MFLPD)的參數(shù)中的對應的操作反應，每一個參數(shù)表示核燃料的核心安全發(fā)熱限制并且其還可被稱為核燃料的相關功率極限。比較這些測得的熱反應和它們對應的工作極限，以提供工作極限的當前余量。在核能量循環(huán)的整個過程中進行核心參數(shù)以及對應的工作極限的余量的連續(xù)監(jiān)視。執(zhí)行該監(jiān)視的計算機稱為“過程控制計算機”。在最小值，反應堆狀態(tài)的瞬象和引起的工作極限的余量例如發(fā)熱限制上和/或工作極限每天處理一次并一般存儲為電子ASCII文檔。
為了保持反應堆的模型以用于預測工作、開發(fā)隨后的設計周期和/或提供當前操作問題的支持，設計者或設備操作員維持反應堆的離線(不在該過程控制計算機上)三維(3-D)模擬，該模擬類似于在實際的反應堆芯中給定周期的實際操作。通常在通過過程控制計算機(測量的工作極限的余量)確定的發(fā)熱和反應余量與離線模型(預測的余量)所預測的余量之間存在差異。這些差異由各種因素引起，包括模擬器模型的不適合、實際設備操作的不完善建模、操作參數(shù)的不確定性、端(tip)測量的不確定性等等以及其它未知的不確定性。在線與離線余量之差(即發(fā)熱、反應和/或功率相關的工作極限)的確定迫使設備操作員需要這些工作極限的附加余量，以確保無故障操作。附加余量可以通過改變操作參數(shù)和/或通過選擇和定位不同的棒模式來獲得。然而，這種改變通常是以損失功率或燃料循環(huán)效率為代價的。而且，“大于所需”的余量要求對該設備有不利的經(jīng)濟影響。
確定足夠的工作極限余量和用于預期工作極限的預測趨勢以及不確定曝光相關的偏差對于核反應堆的設計和操作來說是個復雜的問題。從第一個核反應堆以來，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，來自計算機模型的預測結(jié)果和觀察的事實(從在線操作確定的實際工作極限)經(jīng)常對于這些重要的相關變量(即工作極限)來說是顯著不同的。為了防止這些差異，工程師已研發(fā)了用于解決或“覆蓋”這些差異的標準設計余量或歷史設計余量。
然而，這些標準設計余量最好是原始的。有時，歷史需求設計余量是不合適的，從而導致為了重新獲得損失的余量，在操作期間操作控制棒。如果棒模式變化不會減少或修正該問題，那么已知的是設備必須減載運行(較低電能產(chǎn)出)。任一解決方法對燃料循環(huán)效率是極端昂貴的，并且在損失的收入方面可能付出數(shù)百萬美元。另外，歷史設計余量偶爾不合時宜地是保守的，因此導致可能燃料循環(huán)效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例是指一種確定核反應堆中相對于給定工作極限的操作余量的方法。在當前操作周期，從要評估的在線核反應堆設備訪問操作設備數(shù)據(jù)，并且使用該操作設備數(shù)據(jù)來產(chǎn)生模擬結(jié)果以離線地模擬反應堆操作，該模擬結(jié)果包括預測的相關變量數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示給定的工作極限。歸一化來自模擬結(jié)果的預測的相關變量數(shù)據(jù)，以用于通過歸一化的歷史相關變量數(shù)據(jù)來進行評估，該歸一化的歷史相關變量數(shù)據(jù)來自與要評估的設備具有類似設備結(jié)構(gòu)的核反應堆設備多個存儲的操作周期中的每一個。使用歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)來確定用于預測的相關變量數(shù)據(jù)的時間相關平均偏差和時間相關不確定值，并且獲得對于要評估設備的危險容許級別。根據(jù)所確定的時間相關平均偏差值和時間相關不確定值來確定對于給定工作極限的操作余量，以滿足所評估設備的危險容許級別。


從下面給出的詳細描述和附圖中，可更加完整地理解本發(fā)明的示例實施例，其中相同的部件用相同的附圖標記表示，該實施例僅僅是以說明的方式給出的，因此不限于本發(fā)明的這些示例實施例。
圖1是示例結(jié)構(gòu)的框圖，該示例結(jié)構(gòu)用于與在此描述的示例性方法相關的數(shù)據(jù)采集和計算。
圖2是說明確定相對于給定工作極限的操作余量的示例性方法的處理流程圖。
圖3是校準時間相關偏差相對于歸一化時間的圖表，用以說明根據(jù)示例方法計算時間相關平均偏差值。
圖4是時間相關不確定性相對于歸一化時間的圖表，用以說明根據(jù)示例方法計算時間相關不確定值。
圖5是幫助說明如何根據(jù)時間相關偏差值和時間相關不確定值來計算給定工作極限的余量以滿足所評估設備的危險容許級別設置的圖。
圖6是預測的特征值相對于歸一化時間的圖表，用以說明所預測余量中的偏差，該余量作為由這里的示例方法來確定的離線模擬預測的結(jié)果。
具體實施例方式
圖1是示例結(jié)構(gòu)的框圖，該示例結(jié)構(gòu)用于采集和計算與在此描述的示例性方法相關的數(shù)據(jù)。通常，如下面將要更加詳細描述的，過程控制計算機120用于訪問設備操作數(shù)據(jù)，其包括來自在線和工作反應堆設備110的工作極限的余量。如前所述，該數(shù)據(jù)可以存儲為ASCII文檔，但是在可替換的實施例中，其可以直接存儲在與過程控制計算機120可操作通信的數(shù)據(jù)庫130(在現(xiàn)場或不在現(xiàn)場)中。
過程控制計算機120在現(xiàn)有技術中是已知的，并且其可以具體為監(jiān)視設備操作并提供與工作的核反應堆瞬時性能相關的信息的任何系統(tǒng)、裝置或計算機。數(shù)據(jù)庫130可以是關系數(shù)據(jù)庫，例如Oracle 8i Alpha Es 40關系數(shù)據(jù)庫服務器。數(shù)據(jù)庫130可以包含許多輔助數(shù)據(jù)庫(subordinate database)，該輔助數(shù)據(jù)庫處理所有需要的數(shù)據(jù)和結(jié)果以實現(xiàn)本發(fā)明的示例方法。
可使用操作數(shù)據(jù)來對將要評估的在線核反應堆設備建模，匹配在循環(huán)中的當前曝光處的操作參數(shù)，以執(zhí)行在離線模擬器140的離線模擬。所述離線模擬器可以是公知的可執(zhí)行3D模擬器程序，例如PANACEA、LOGOS、SIMULATE、POLCA或者任何其它已知的模擬器軟件，其中該合適的模擬器驅(qū)動器已經(jīng)被限定和編碼，這是已知的。
該模擬提供了包括對于給定工作極限的預測余量的結(jié)果，其在后文中被稱為“預測的相關變量數(shù)據(jù)”。該預定的相關變量數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)庫130中，并且還被提供到計算處理器150，該計算處理器150用于確定對于給定工作極限的修訂操作余量。處理器150可為能執(zhí)行相對復雜計算的任何處理器。任何PC或基于奔騰微處理器芯片驅(qū)動的膝上電腦或等同處理體都足以作為計算處理器150。此后將進一步詳細描述這些由處理器150執(zhí)行的計算。
一旦計算完該余量，該數(shù)據(jù)就可由處理器150使用來確定用于要評估的在線設備的修訂操作參數(shù)，并且該數(shù)據(jù)可傳送給在設備110的設備操作員，以在當前曝光處(操作或能量循環(huán)中的時間)或在設備110的當前操作周期中的未來點改變操作參數(shù)(即控制棒順序、核流(core flow)和功率等級等)。例如，這些余量計算可以任何期望的頻率或周期連續(xù)地執(zhí)行，以努力最大化設備110的效率。
如圖1中所述，在過程控制計算機120、離線模擬器140和處理器150之間的數(shù)據(jù)流可以與數(shù)據(jù)庫130是雙向的，因此，計算或結(jié)果可連續(xù)存儲，和/或因此可從數(shù)據(jù)庫130訪問數(shù)據(jù)。
圖2是處理流程圖，用以說明確定相對于給定工作極限的操作余量的示例方法。對于下面的討論，可以臨時參考圖1。在設備110操作期間，在當前操作周期通過過程控制計算機120從設備110訪問(210)操作條件和監(jiān)視的參數(shù)并將其存儲到數(shù)據(jù)庫130。
同樣可將獨立變量(即棒模式、例如反應堆功率和核流的操作條件、設備結(jié)構(gòu)、機械條件、核心條件、濃縮和釓屬性、周期曝光等)存儲到數(shù)據(jù)庫130，以關聯(lián)模擬偏差和核心結(jié)構(gòu)之間的任何潛在趨勢。類似地，所有監(jiān)視的結(jié)果或相關變量數(shù)據(jù)，例如極限CPR的最大百分率(MFLCPR)、MFLPD、MAPLHGR、冷停工余量、反應相關參數(shù)(例如熱特征值等)和相對這些工作極限的預測余量，也存儲到數(shù)據(jù)庫130中。MFLCPR是功率相關的燃料限制。MFLCPR測量操作條件與“干燥”限制之間的可允許余量，其中在核心的冷卻劑可以不再以足夠的速度移走熱量，因此燃料和覆層溫度(clad temperature)開始快速增加。該沸水轉(zhuǎn)移現(xiàn)象(boiling transition phenomenon)在BWR燃料中可導致溫度偏移，這被稱為干燥。
因此，通過過程控制計算機120查詢的設備操作條件可理解為獨立變量，且通過過程控制計算機120查詢的監(jiān)測或測量工作極限數(shù)據(jù)(發(fā)熱和功率相關極限以及其余量)是實際的相關變量數(shù)據(jù)。因此，這些來自當前操作周期的一個或多個曝光點的獨立和相關變量可保留或儲存在數(shù)據(jù)庫130中使用以上存儲到數(shù)據(jù)庫130的信息就可產(chǎn)生或準備反應堆模擬輸入文件。該模擬輸入文件使用上述相同的獨立變量，且可以電子文檔格式(即ASCII)存儲，該電子文檔格式通過標識的核心模擬軟件程序(離線模擬器140)識別。一旦該輸入文檔準備好了，離線模擬器140就執(zhí)行其程序以模擬離線設備110的核反應操作，并且產(chǎn)生相關變量的預測，其稱為預測的相關變量數(shù)據(jù)。該預測的相關變量數(shù)據(jù)可理解為未來結(jié)果的標稱估計，因此，其可用來計算操作余量的標稱估計，但不考慮這些預測的任何不確定性。
圖6是預測的特征值相對于歸一化時間的圖表，用以說明作為模擬結(jié)果的預測余量和由這里的示例方法來確定的余量的偏差。
理想地，離線模擬相關變量(預測的極限余量，例如MFLCPR、MFLPD、MAPLHGR等)和來自設備操作的測量或?qū)嶋H相關變量數(shù)據(jù)(MFLCPR、MFLPD、MAPLHGR等的實際余量)應該是相等的。然而，由于以上所標識的幾個(或更多)因素，這些一般是不相等的。此時，以相對于關于預期EOC(周期末尾)的時間(曝光)該預測的相關變量被歸一化(230)。換言之，通過處理器150在BOC(周期開始)歸一化該數(shù)據(jù)到為0.0(BOC)到1.0(EOC)的EOC時間范圍。這樣做，可通過來自其它設備周期的許多反應堆模擬的結(jié)果(例如歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù))來評估歸一化的預測相關變量數(shù)據(jù)，其中該歸一化數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫130中。
數(shù)據(jù)庫130包含反應堆模擬的基本采集，因此，包括基本量的歷史相關變量數(shù)據(jù)，其來自其它反應堆設備中的操作周期的反應堆模擬。例如，因為在接近20年里受讓人已經(jīng)提供了燃料和工程服務接近30BWR’s，幾乎400個完整曝光損耗周期是可用的(給定接近1年平均周期長度)。400個操作周期的數(shù)據(jù)收集對于評估核反應堆操作來說是有重要意義的信息收集。該信息可通過本發(fā)明示例方法來使用，并且用于由其引起的預測。例如，作為步驟230的一部分，處理器150從具有與設備110類似的設備結(jié)構(gòu)的設備檢索歷史模擬數(shù)據(jù)。盡管該歷史相關變量數(shù)據(jù)也被在0.0到1.0尺度的時間上進行歸一化以用于評估，但是還可采用任何其它歸一化尺度，這對于本領域熟練技術人員來說是明顯地。
盡管所有的數(shù)據(jù)被相對于時間(曝光)歸一化，使得數(shù)據(jù)在0到1的范圍上(0.0＝BOC，1.0＝EOC)，但是應當認為，對于各種存儲的操作周期，一些操作策略是不相似的。從而，可以期望過濾數(shù)據(jù)庫130中周期數(shù)據(jù)的較大集合，以收集在該設備操作模式中最類似于要評估的具體設備110的數(shù)據(jù)子集。過濾參數(shù)可包括但不限于周期長度、功率密度、平均氯化釓濃度、流量策略、加載策略等。因此，過濾的歷史數(shù)據(jù)包括來自類似設備操作模式的數(shù)據(jù)。作為上述過濾處理的結(jié)果，預測的不確定性可變得較小，并可用于提高燃料循環(huán)效率。
類似地，還期望通過最小二乘方、神經(jīng)網(wǎng)絡或任何其它趨勢捕獲數(shù)學算法提供以上連續(xù)變量的相關度。這樣做，可包括較大組的數(shù)據(jù)并且可包括全局趨勢，可能導致進一步減小預測不確定性，并且可用于提高燃料循環(huán)效率。
圖3是用于給定工作極限的校準時間相關偏差關于歸一化時間的圖，用以說明根據(jù)示例方法來計算時間相關平均偏差值。圖4是時間相關不確定性關于歸一化時間的圖，用以說明根據(jù)該示例方法計算時間相關不確定值。
通常，處理器150使用歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)，以計算時間相關平均偏差值，該偏差值將為預測的相關變量數(shù)據(jù)(例如給定工作極限的給定余量)在該周期中所有未來時間提供預測的期望偏差，該預測的相關變量數(shù)據(jù)被計算作為設備110的離線模擬結(jié)果。在圖3中，所示為對于具有類似于設備110的設備結(jié)構(gòu)的設備的30個標識操作周期的時間相關偏差曲線。通過處理器150從數(shù)據(jù)庫130檢索該信息。對于每一個要評估的歷史周期，對于歷史相關變量數(shù)據(jù)的偏差值是已知的，并且已經(jīng)預先計算(并在數(shù)據(jù)庫130中存儲)該偏差值。對于給定存儲歷史操作周期，在給定曝光點的已知偏差值表示在給定的歷史周期的該曝光點所測量的和預測的工作極限之差。
一旦為在0.0到1.0之間(在此，對于每一個歷史操作周期的每一個歷史相關變量數(shù)據(jù)來說，該數(shù)據(jù)是沿著所有曝光點的已知偏差值)的所有30個周期已經(jīng)收集選擇的數(shù)據(jù)，就將該數(shù)據(jù)相對于當前時間進行校準，該當前時間為在要評估的設備110的操作周期的操作中的當前時間，例如要評估的周期時間中的時間點。
例如，并參考圖3，如果設備110的周期操作大約完成10％(t＝0.10)，所有時間間隔的所有數(shù)據(jù)(所有偏差值)應當向上或向下校準直到在t＝0.10處y軸(測量減預測相關變量的比)上的該值被設置為0。在t＝0.10后對偏差值的校準應當調(diào)整以修正該校準。圖3說明了多條曲線(30條曲線)如何在t＝0.10處校準。雖然以上示例與通過加減法來設定t＝0.10處的值為0的方式以識別校準，但是同樣可使用乘除法來設定t＝0.10處的值為1，來進行校準?？赏ㄟ^數(shù)學處理選擇以加減法或乘除法的方式校準，該數(shù)學處理提供最小未來不確定性的預測。
如從圖3所示的，所有直線都在t＝0.10處通過零點。這是因為在任何給定的當前時間(在該示例中t＝0.10)，在離線模擬結(jié)果(預測余量)和操作設備測量結(jié)果(給定工作極限的實際余量)之間存在已知的確切偏差。從這些校準曲線確定兩個時間相關曲線。首先，通過對所有未來數(shù)據(jù)(t＞0.10)求平均值來確定(240)時間(曝光)相關偏差值。在以上示例中，該數(shù)據(jù)是有些隨機的并且對于所有未來時間的時間相關偏差大約為0.0。在圖3中，該時間相關偏差值顯示為曲線300，該曲線300是在t＝0.1(當前時間)和1.0(未來時間)之間的每一個評估曝光點處的30條曲線的偏差值平均數(shù)。
因此，為了計算時間相關偏差值(曲線300)，校準歸一化的歷史相關變量數(shù)據(jù)以迫使該已知的偏差值至設備110的操作周期中的當前曝光點。當從要評估的設備110中的當前曝光點進行校準時，該時間相關平均偏差值是通過對每一個曝光點處的歸一化的歷史相關變量數(shù)據(jù)的所有偏差值求平均來確定的。
接著，如圖4中所示，確定時間(曝光)相關不確定性(250)。這通過計算大于當前時間的所有時間(在該示例中為所有大于t＝0.10的時間)的標準偏差來確定。在圖4中示出了時間相關不確定性曲線的示例。圖4中的曲線表示在圖3中時間相關偏差曲線300的每一個曝光點處的標準偏差。在圖4中可以看到，該曲線的一般拋物線狀表示該偏差值中的不確定性隨時間增加。因此，如果設計者知道他在該周期中任何點(過去的或現(xiàn)在的)的位置，例如在t＝0.2，那么該曲線可用來為在該周期中任何其它未來時間預測的相關變量數(shù)據(jù)預測偏差值中的不確定性。
通過學習圖3和4中這些曲線可更加具體地進行觀測。存在確切的且簡單的關系，該關系涉及隨機系統(tǒng)相對于時間的所有不確定性，表示為“σ”。如果該系統(tǒng)的不確定性σ在任何點(例如t＝ref)是已知的，那么任何其它點的不確定性σ可通過下面的方程組(1)來計算σtarget＝σref[ttarget/tref]1/2或描述為，σ2targettref＝σ2refttarget或描述為σ2target/σ2ref＝ttarget/tref(1)(1)中最后的等式說明了用于確定需要的未來相關變量不確定性的關系，其用于建模的獨立變量測量與預測系統(tǒng)，在(1)中，ttarget＝希望不確定性的希望時間，tref＝參考時間，其中系統(tǒng)不確定性是已知的，σref＝參考時間(tref)的參考不確定性，以及σtarget＝希望時間(ttarget)的希望不確定性。如(1)的最后等式所示，因此，相對時間等于相對不確定性，以及相對不確定性等于相對時間。因此，利用該關系可提供未來不確定性的確定。因此，給定所需的未來時間量(即下一個控制葉片順序間隔)和來自參考時間的數(shù)據(jù)，可確定需要的未來不確定性的良好估計。在提供無事故操作的同時，該信息的組合可提供最大燃料循環(huán)效率。
已經(jīng)進行了廣泛的計算機實驗以證明當用于核反應堆的不確定性曲線數(shù)量增加到無窮大時，方程式(1)是準確的。
圖5是幫助說明如何根據(jù)時間相關偏差值和時間相關不確定值來計算給定工作極限的余量以滿足要評估設備的危險容許級別設置的圖。現(xiàn)在，已經(jīng)確定了時間相關偏差(240)和時間相關不確定性(250)，該信息可用來確定對于給定工作極限(270)所需要的或修訂的余量。該計算是基于獲得設備110的危險容許級別260。該危險容許級別可理解為符合消費者的反應堆設備的工作極限的希望可預測性，或換言之，即，在當前操作周期中的給定周期期間，事故不會在設備110發(fā)生的可能性。例如，如果歷史數(shù)據(jù)點的數(shù)量是巨大的(例如大于30)，并且對于第一順序的周期操作，客戶想要使用固定的棒模式操作他們的核反應堆的給定可能性(即90％、95％、99％、99.9％等)，那么圖5中的下面的余量將是需要的。當使用更小組的歷史數(shù)據(jù)點或需要特別的可信度水平，已知作為可能性K值的乘法器常數(shù)應當使用合適的可信度修正。
在圖5中(t＝0)，曲線A表示任何需要的發(fā)熱或功率相關結(jié)果(MFLCPR、MFLPD、MAPLHGR等)的實際工作極限。這是一個在設備110的操作期間不應該超越的線。該曲線B表示所需要的設計目標以確保在任何將來時間不違反工作極限。如果客戶想要確保第一順序操作(t＝0到t＝0.1)不會取得任何棒模式修改，那么他們應使用在t＝0.1處需要的余量預測。
在圖5中，0.971的設計目標工作極限將以99.0％的可能性提供足夠的余量，以確保不需要進行棒調(diào)整(見t＝0.1處的曲線C)。類似地，在圖5中，將需要0.953的設計目標，以確保以99.9％的可能性不需要進行棒調(diào)整。該99.9％表示消費者對于這種“無事故”的危險容許級別。
因此，使用可能性值或危險容許級別來確定乘法器常數(shù)K，該常數(shù)K是用時間相關不確定性σ來相乘，或者σtarget＝Kσref，其中σref是在給定的時間點處已知的參考不確定性，其提供在該周期中任何點處的不確定性預測。在任一情況下，可容易地確定客戶具體的或設備具體的方案。
在大多數(shù)情況下，基于符合工作極限的希望可預測性來確定操作余量可為更大的操作靈活性和較高的燃料循環(huán)效率(高于曲線D的歷史設計目標極限)提供附加的余量。在任何情況下，該示例方法可反映用于反應堆操作的更博學的計劃。
基于由處理器150在270修訂余量計算，設計者然后可使用處理器150修訂設備操作參數(shù)(280)，通過手動(人工計算)或者使用最優(yōu)路線來確定希望的棒模式、核流、功率電平等。如果需要或期望，則任何建議的變化可提交給設備110的操作者，以在當前周期期間改變操作條件。
實施例圖6是預測特征值相對于歸一化時間的圖，以說明作為模擬結(jié)果的預測余量的和由這里的示例方法確定的該余量的差異。圖6說明了用于功率操作和周期長度考慮的熱特征值的實際計算。該初始條件中，在具有客戶提供的75％的危險容許級別的周期(T＝0.2)中的所有大于20％的曝光點評估將來特征值預測。因此，客戶應想要75％的把握確保具有該需要的反應(即功率和希望的周期長度)。從任何統(tǒng)計書籍獲得的基于該可能性的乘法器因子K為0.68。已知的實際特征值(歸一化的)在T＝0.2為1.0050。
在圖6中，所生成的曲線為標稱的預測特征值和75％可能性的無事故特征值。因為在該示例中僅僅存在7組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)組，所以示出的曲線在y軸上有些不連續(xù)。同樣示出了75％的特征值預測的10個點平均值，其簡單地平滑這些計算的結(jié)果。
為了生成這些曲線，歸一化在設備的7個不同操作周期上的每一個的曝光點處的原始相關變量數(shù)據(jù)(具有已知的偏差值的特征值數(shù)據(jù))，這些設備具有與相關設備最接近的結(jié)構(gòu)。來自7個周期的歸一化數(shù)據(jù)被校準為T＝0.2，然后調(diào)整這些數(shù)據(jù)，使得對于在0.0到1.0之間以0.02為增量的7個特征值數(shù)據(jù)組的每一個存在一個數(shù)據(jù)點。從這7個特征值數(shù)據(jù)組以每一個0.02增量計算時間相關偏差和不確定值。
在圖6中，在T＝0.4的偏差值計算為-0.0015，并且在T＝0.4的不確定值計算為0.0012。因此，在T＝0.4的預測特征值為1.0050-0.0015＝1.0035。如圖6所示，在75％可能性的特征值這樣確定首先以K乘以不確定性，從而，0.0012*0.68＝0.0008，然后將其加到預測的特征值1.0035上，以在T＝0.4提供更保守的預測1.0043。
因此，以上示例為客戶顯示了希望的離線模擬熱特征值，該客戶期望有的75％把握確定具有需要的曝光相關反應(即功率和希望的周期長度)。
于是就描述了本發(fā)明的這些示例實施例，顯然可以以許多方式改變它。這種變形不認為脫離本發(fā)明示例實施例的精神和范圍，并且對于本領域技術人員來說所有的這種修改是明顯的，所有的這種修改應包含在以下的權利要求書的范圍中。
部件列表元件 描述110 反應堆設備120 過程控制計算機130 關系數(shù)據(jù)庫140 離線模擬器150 計算處理器
權利要求
1.一種確定在核反應堆中對于給定工作極限的操作余量的方法，包括在當前操作周期期間從要評估的在線核反應堆設備(110)訪問操作設備數(shù)據(jù)(210)；使用該操作設備數(shù)據(jù)離線地模擬反應堆操作(220)，以生成包括表示給定工作極限的預測相關變量數(shù)據(jù)的模擬結(jié)果；根據(jù)來自核反應堆設備的多個存儲操作周期中每一個的歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)，歸一化該預測的相關變量數(shù)據(jù)(230)以用于評估，該核反應堆設備具有與要評估的反應堆設備類似的設備結(jié)構(gòu)；使用歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)，為該預測的相關變量數(shù)據(jù)確定時間相關平均偏差值(240)；使用歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)，為該預測的相關變量數(shù)據(jù)確定時間相關不確定值(250)；在當前操作周期中的給定階段，為要評估設備獲得與不發(fā)生事故可能性相關的危險容許級別(260)；以及基于確定的時間相關平均偏差值和時間相關不確定值計算對于給定工作極限的操作余量(270)，以滿足被評估設備的危險容許級別。
2.如權利要求1的方法，其中訪問操作數(shù)據(jù)還包括在當前操作中的一個或多個曝光點，檢索表示獨立變量的設備操作條件和表示實際相關變量數(shù)據(jù)的監(jiān)視發(fā)熱限制數(shù)據(jù)；以及在數(shù)據(jù)庫(130)中存儲這些獨立變量和實際相關變量數(shù)據(jù)。
3.如權利要求1的方法，其中獨立變量包括一個或多個反應堆功率級別、核流速、棒模式、控制葉片順序、機械條件、周期曝光以及濃縮和釓屬性。
4.如權利要求1的方法，其中給定的工作極限是發(fā)熱限制之一，該發(fā)熱限制包括下述中的一個或多個極限功率密度(MFLPD)的最大百分率限制、最大平均平面線性熱生成率(MAPLHGR)限制、極限臨界功率比(MFLCPR)的最大百分率限制、或功率相關限制例如被評估設備的特征值、或其它已知的工業(yè)標準功率相關設備限制或核燃料的熱限制。
5.如權利要求1的方法，其中離線地模擬反應堆操作包括產(chǎn)生模擬器輸入文檔，以用于在離線模擬程序中模擬反應堆操作，該模擬器輸入文檔使用獨立變量對要評估的該設備建模；以及執(zhí)行離線模擬程序以產(chǎn)生表示給定的工作極限的預測相關變量數(shù)據(jù)。
6.如權利要求1的方法，其中在每一個各自存儲操作周期中多個曝光點處，預先計算每一個存儲的操作周期的歷史相關變量數(shù)據(jù)的偏差值，在給定的存儲操作周期中，給定曝光點的偏差值表示對于給定歷史周期的該曝光點處測量的與預測的工作極限之差；以及為預測的相關變量數(shù)據(jù)確定時間相關平均偏差值包括校準歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)以迫使歷史相關變量數(shù)據(jù)的這些偏差值在要評估的反應堆設備的操作周期中為當前曝光點；當從要評估的反應堆設備的操作周期中的當前曝光點校準時，確定該時間相關平均偏差值為每一個存儲的操作周期中每一曝光點的歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)的所有偏差值的平均數(shù)。
7.如權利要求6的方法，其中為預測的相關變量數(shù)據(jù)確定時間相關不確定值包括在每一個曝光處確定歷史相關變量數(shù)據(jù)的每一個偏差值的標準偏差。
8.如權利要求1的方法，還包括對給定的工作極限，基于計算的操作余量確定修訂的設備操作參數(shù)(280)；和基于該修訂的設備操作參數(shù)改變在線反應堆的設備操作條件。
9.如權利要求1的方法，其中連續(xù)地或以給定周期重復計算給定工作極限的操作余量。
10.如權利要求1的方法，其中過濾歷史相關變量數(shù)據(jù)，以包括來自與要評估的設備(110)類似的設備的操作模式的歷史相關變量數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種確定在核反應堆中對于給定工作極限的操作余量的方法中，訪問來自在線核反應堆設備(110)的操作設備數(shù)據(jù)(210)；并使用該操作設備數(shù)據(jù)離線地模擬反應堆操作(220)，以生成表示給定工作極限的預測相關變量數(shù)據(jù)。根據(jù)來自設備存儲的操作周期的歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)，歸一化該預測的相關變量數(shù)據(jù)(230)以用于評估，該設備具有與該在線設備類似的設備結(jié)構(gòu)。使用歸一化歷史相關變量數(shù)據(jù)，為該預測的相關變量數(shù)據(jù)確定時間相關平均偏差值和時間相關不確定值(240)、(250)；以及獲得在線設備的危險容許級別(260)?；诖_定的時間相關平均偏差值和時間相關不確定值確定相對于給定工作極限的操作余量(270)，以滿足被評估設備的危險容許級別。
文檔編號G06F19/00GK101034595SQ20061006413
公開日2007年9月12日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權日2005年12月30日
發(fā)明者W·E·拉塞爾二世, R·M·福切特, W·C·克萊恩, D·J·克羅帕切克, G·A·沃特福德, L·特羅斯曼, S·B·薩頓, C·C·奧亞尊 申請人:環(huán)球核燃料美國有限責任公司