一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，根據(jù)現(xiàn)場測量的信號，計算出蒸汽發(fā)生器熱功率WSG、其他熱源輸入的熱功率WΔPr以及測量儀表、采集板卡、計算公式等的相對不確定度uWR后，再根據(jù)公式WR＝WSG-WΔPr+uWR計算出壓水堆堆芯的功率WR。本發(fā)明提供的第三代壓水堆堆芯的功率的計算方法可用于核電站的保護系統(tǒng)的高功率水平保護功能和反應(yīng)堆熱功率的校核，并且在簡化計算公式的基礎(chǔ)上，進一步提高了計算精度。
【專利說明】—種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種核電站壓水堆堆芯功率測量技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]第三代壓水堆堆芯功率的計算，主要用于核電站的保護系統(tǒng)的高功率水平保護功能和反應(yīng)堆熱功率的校核，對核電站反應(yīng)堆的安全和經(jīng)濟運行，起著非常重要的作用，而我國現(xiàn)有的核電技術(shù)的壓水堆核電站基本都是第二代、第二代半，使用的熱平衡計算方法，也只能用于第二代、第二代半核電技術(shù)的壓水堆核電站的堆芯熱功率的計算，無法用于第三代核電技術(shù)壓水堆堆芯熱功率的計算。
[0003]另外，由于現(xiàn)有的熱平衡計算方法中，對水和水蒸汽熱力性質(zhì)的計算，使用的是舊標(biāo)準(zhǔn)的公式，在計算精度上也有待提高。
[0004]因此，需要能應(yīng)用于第三代核電技術(shù)壓水堆堆芯熱功率的計算方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決可以用于第三代核電技術(shù)壓水堆堆芯熱功率的計算方法，可以在熱平衡計算方法中，需要計算熱平衡方程中的水和水蒸汽的熱力性質(zhì)等參數(shù)，以及計算熱平衡方程中的給水流量等參數(shù)，進而求出反應(yīng)堆堆芯熱功率。堆芯熱功率的計算結(jié)果，還需要考慮到測量信號使用的傳感器、變送器、采集信號使用的采集板卡、熱平衡方程中的使用的計算公式等環(huán)節(jié)造成的不確定度以及其他熱源輸入的熱功率。
[0006]因此，本發(fā)明提供了一種可用于核電站的保護系統(tǒng)的高功率水平保護功能和反應(yīng)堆熱功率的校核的第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，可根據(jù)現(xiàn)場測量的信號，計算出蒸汽發(fā)生器熱功率Wse、其他熱源輸入的熱功率、相對不確定度uWK后，再根據(jù)公式Wk=ffSG-ff.Pr+uffE計算出壓水堆堆芯的功率WK，所述的相對不確定度uWK包括:測量儀表、采集板卡、計算公式的不確定度。
[0007]其中，所述蒸汽發(fā)生器熱功率Wse可由公式:%G = (Hv-He)Qe-(Hv-Hp)Qp計算得到，其中，Hv為濕蒸汽j:含，He為主給水j:含，Hp為排污j:含，Qe為主給水流量，Qp為排污流量，所述排污流量Qp為現(xiàn)場測量的信號，由蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)APG測量得到，取值范圍0-17kg/s。
[0008]1.本發(fā)明中的濕蒸汽焓扎由式:扎=1!1'+(11)!1\得到，其中:x為蒸汽品質(zhì)的取值范圍0.95-1，H"v為飽和蒸汽焓，H’ ν為飽和水焓，其中，
[0009]1.1飽和蒸汽焓Η〃ν由式:
[0010]

【權(quán)利要求】
1.一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，用于核電站的保護系統(tǒng)的高功率水平保護功能和反應(yīng)堆熱功率的校核，其特征在于，根據(jù)現(xiàn)場測量的信號，計算出蒸汽發(fā)生器熱功率Wse和相對不確定度UWk后，再根據(jù)公式Wk = ffSG+uffE計算出壓水堆堆芯的功率\，所述的相對不確定度uWK包括:測量儀表、采集板卡、計算公式的不確定度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，根據(jù)Wse = (Hv-He) Qe- (Hv-Hp) Qp計算得到所述蒸汽發(fā)生器熱功率Wse，其中，Hv為濕蒸汽焓，He為主給水j:含，Hp為排污j:含，Qe為主給水流量，Qp為排污流量， 所述濕蒸汽焓Hv和所述排污焓Hp，由現(xiàn)場測量的信號:主蒸汽壓力Pvvp經(jīng)過計算得到； 所述主給水焓Ηε，由現(xiàn)場測量的信號:主給水壓力Pare和主給水溫度經(jīng)過計算得到； 所述Q6為主給水流量，由現(xiàn)場測量的信號:主給水壓力、主給水壓差ΛΡ和主給水溫度Tare經(jīng)過計算得到； 所述排污流量Qp為現(xiàn)場測量的信號，由蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)APG測量得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，所述的濕蒸汽焓Hv由式:HV = χΗ〃ν+(1-χ)Η’ν得到，其中:χ為蒸汽品質(zhì)，取值范圍為.0.95-1，Η〃ν為飽和蒸汽焓，H’ ν為飽和水焓，其中， (3.1)所述飽和蒸汽焓Η"ν由式:
π = Pvvp/p*, τ = T*/t, p* = IMPa, T* = 540K，R = 0.4615261^1---1,所述主蒸汽壓力Pvvp,是現(xiàn)場測量的信號，由主蒸汽芊統(tǒng)VVP測量得到，t為飽和溫度值，由步驟(3.3)計算得到，kjkg^r1是單位量綱，1、η力系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97 ； (3.2)所述飽和水焓H’ ν由式
.31 = Ρννρ/ρ*, τ = T*/t, P* = 16.53MPa, Τ* = 1386K, R = 0.461，
t為飽和溫度值，由步驟(3.3)計算得到，IHni為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97 ；
(3.3)所述飽和溫度t由式:
-F-(F2-4EG)i]>
E = β 2+η3 β +η6
F = Ii1 β 2+η4 β +η7
G = η2 β 2+η5 β +η8
β = (Ρ-/ρ*)。.25
P* = IMPaI^ni為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，所述排污焓Hp與所述飽和水焓H’ v取值相同，即Hp = H’ v。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，所述主給水焓由式
得到，其中，π =Pare/p*，τ = T*/Tare, p* =16.53MPa，T* = 1386K，R = 0.461526^8^, Ji^ni 為系數(shù),來自于標(biāo)準(zhǔn) IAPWS-1F97, Pare為王給水壓力，Tare為王給水溫度，所述王給水壓力Pfffe和所述王給水溫度Tfffe，是現(xiàn)場測量信號，由主給水流量系統(tǒng)ARE測量得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，所述主給水流量Q6由式
得到，其中，π =P_/P'C為流出系數(shù)，由步驟(6.1)計算得到；P為密度，由步驟(6.2)計算得到；ε為流體可膨脹系數(shù)，這里ε = 1， d為孔板節(jié)流孔直徑，β為孔板內(nèi)徑與管道內(nèi)徑的比值，所述孔板節(jié)流孔直徑d和所述孔板內(nèi)徑與管道內(nèi)徑的比值β是現(xiàn)場測量信號，取自系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)，所述的參數(shù)值取自標(biāo)準(zhǔn) IS05167-2003。 Pare為主給水壓力，Λ P為主給水壓差，所述主給水壓力Pare和所述主給水壓差ΛΡ均為現(xiàn)場測量信號，由主給水流量系統(tǒng)ARE測量得到； (6.1)所述流出系數(shù)C由式
得到，其中: ReD為迭代后的雷諾數(shù)，由步驟(6.3)計算得到； L^= I1ZDf)為孔板上游端面到上游取壓口的距離除以管道直徑的值， L’2(= 1’2/Df)為孔板下游端面到下游取壓口的距離除以管道直徑的值， Df為孔板上游取壓法蘭內(nèi)徑，取自系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)，所述參數(shù)值取自標(biāo)準(zhǔn)IS05167-2003 ； 對于角接取壓口 =L1 = L’ 2 = 25.4/Df，
對于 D 和 D/2 取壓口 =L1 = I, Lj2 = 0.47, 對于法蘭取壓口 =L1 = V2 = 25.4/Df，
(6.2)所述給水密度P由式
得到，其中
J1、Iii為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97 ； (6.3)所述迭代后的雷諾數(shù)Re11由式
得到，其中 μ !為給水動力粘度，由步驟(6.4)計算得到； (6.4)所述給水動力粘度μ I由式
得到，其中
δ = ρ/ρ*, θ = Tare/T*，P * = Pc = 322kgnT3，Τ* = Tc = 647.096K, μ * =lX10_6Pa.s，P為密度值，由公式(6.2)計算得到，1、為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，所述蒸汽發(fā)生器有多臺，優(yōu)選4臺，所述壓水堆堆芯的功率為
其中，
為4臺蒸汽發(fā)生器熱功率的總功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的任一第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，所述不確定度uWK由公式:得到，其中， Wsgi為第I臺蒸汽發(fā)生器熱功率、Wse2為第2臺蒸汽發(fā)生器熱功率、Wse3為第三臺蒸汽發(fā)生器熱功率、Wse4S第四單臺蒸汽發(fā)生器熱功率，所述每臺蒸汽發(fā)生器熱功率由所述公式Wse=(Hv-He) Qe-(Hv-Hp) Qp 得到；
為第I臺蒸汽發(fā)生器熱功率相對不確定度、
為第2臺蒸汽發(fā)生器熱功率相對不確定度、
為第3臺蒸汽發(fā)生器熱功率相對不確定度、
為第4臺蒸汽發(fā)生器熱功率相對不確定度，所述每臺蒸汽發(fā)生器的熱功率相對不確定度計算方法相同，由公式
f為蒸汽發(fā)生器出口焓值相對不確定度，由所述主蒸汽系統(tǒng)VVP的蒸汽壓力測量不確定度和水蒸汽熱力性質(zhì)計算不確定度得到； M1-FT為主給水焓值相對不確定度，由所述主給水流量控制系統(tǒng)ARE的主給水溫度測量
He的不確定度和水蒸汽熱力性質(zhì)計算不確定度得到；
Al/,, t為排污焓值相對不確定度，等于飽和水焓值的不確定度，由主蒸汽系統(tǒng)VVP的蒸
P汽壓力測量不確定度和水和水蒸汽熱力性質(zhì)計算不確定度得到； AQ #為給水流量相對不確定度，所述給水流量相對不確定度由步驟(10.1)得到；
AQ., ^為污流量相對不確定度，來自工藝設(shè)計參數(shù)；
為其他熱源輸入的熱功率不確定度，來自工藝設(shè)計參數(shù)；
,APr (8.1)所述給水流量相對不確定度由式:
得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第三代核電站壓水堆堆芯功率計算方法，其特征在于，還包括其他熱源輸入的熱功率W_，所述的壓水堆堆芯的功率Wk的計算公式為:WK =Wse-W_+uWK，其中，所述其他熱源輸入的熱功率的計算包括:主泵帶入的熱量、補給泵帶入的熱量、穩(wěn)壓器帶入的熱量、非再生熱交換器帶走的熱量、密封水換熱器帶走的熱量、反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)帶走的熱量以及系統(tǒng)熱損失，正常情況下，所述其他熱源輸入的熱功率W.Pr的數(shù)值變化不大，優(yōu)選的，所述= 26麗。
【文檔編號】G06F19/00GK104200061SQ201410373737
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】鄧喜剛, 鄭夕佳, 高景斌, 宋憲均, 王剛, 蘇宇, 李強, 劉昕亞, 柏祥基 申請人:北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司, 中國廣核集團有限公司