本申請(qǐng)涉及核反應(yīng)堆測(cè)量與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法以及一種包括固定式探測(cè)器的裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯。

背景技術(shù)：

為了加強(qiáng)操作員對(duì)反應(yīng)堆內(nèi)部的了解，近幾年來國(guó)際上發(fā)展了反應(yīng)堆堆芯在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，為操作員提供三維的堆芯功率分布的實(shí)時(shí)信息。在線監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆的三維功率分布能夠保障反應(yīng)堆的安全，并提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)效益。

反應(yīng)堆運(yùn)行期間，反應(yīng)堆堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過布置在燃料組件中的固定式探測(cè)器來測(cè)量軸向和徑向功率分布，檢查堆芯功率分布與設(shè)計(jì)預(yù)期值的相符程度，監(jiān)測(cè)各個(gè)燃料組件的燃耗等信息。反應(yīng)堆內(nèi)固定式探測(cè)器的徑向布置方案會(huì)直接影響探測(cè)器的個(gè)數(shù)、探測(cè)器測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性，并最終影響反應(yīng)堆堆芯在線監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)顯示結(jié)果的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法以及一種包括固定式探測(cè)器的裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯，其在保證堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算精度的同時(shí)，減少探測(cè)器的使用數(shù)量，提高堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

為達(dá)到上述目的或目的之一，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的實(shí)施例，提出了一種用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法，所述方法包括如下步驟：

a)布置燃料組件和控制棒組，形成裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯；

b)將已布置控制棒組的燃料組件確定為不布置固定式探測(cè)器的燃料組件， 以減小控制棒組的插入和提出對(duì)固定式探測(cè)器測(cè)量精度的影響；

c)確定首行、尾行、首列和尾列中的固定式探測(cè)器布置，使得避免在已布置控制棒組的燃料組件中布置固定式探測(cè)器，由此形成若干第一系列待選方案；

d)分別以第一系列待選方案為基礎(chǔ)，從第二行開始隔行布置固定式探測(cè)器，使得在布置有固定式探測(cè)器的行中每相鄰的兩個(gè)燃料組件中有且僅有一個(gè)固定式探測(cè)器，由此形成若干第二系列待選方案；

e)在第二系列待選方案中去除掉存在有表面相鄰的固定式探測(cè)器的待選方案，得到第三系列待選方案；

f)在第三系列待選方案的基礎(chǔ)上，對(duì)于不滿足燃料組件周圍至少有兩個(gè)固定式探測(cè)器條件的燃料組件，在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾庸潭ㄊ教綔y(cè)器或局部調(diào)整固定式探測(cè)器的位置，由此得到第四系列待選方案；

g)對(duì)于第四系列待選方案中的每個(gè)待選方案，實(shí)際測(cè)量布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值；

h)針對(duì)第四系列待選方案中的每個(gè)待選方案，采用數(shù)學(xué)計(jì)算方法對(duì)獲得的三維離散的狀態(tài)參數(shù)值進(jìn)行擬合，插值獲得核反應(yīng)堆堆芯內(nèi)所有燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值；

i)對(duì)比第四系列待選方案中的各個(gè)待選方案，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具對(duì)比狀態(tài)參數(shù)值的最大值、最小值、算數(shù)平均值和方差，從第四系列待選方案中確定最優(yōu)方案。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中以A-H、J-N、P、R代表15列燃料組件、以01-15代表15行燃料組件，步驟f)中的增加固定式探測(cè)器包括在A07、A09、R07、R09位置的燃料組件上增加固定式探測(cè)器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在步驟h)中，所述數(shù)學(xué)計(jì)算方法為薄板樣條函數(shù)插值法或最小二乘法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述狀態(tài)參數(shù)包括功率、燃耗、硼酸濃度或冷卻劑溫度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還包括在步驟i)之后對(duì)確定的最優(yōu)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的實(shí)施例，提出了一種包括固定式探測(cè)器的裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯：

所述核反應(yīng)堆堆芯中的燃料組件排列組成15行、15列，其中第1-15行分別具有7、9、11、13、15、15、15、15、15、15、15、13、11、9、7個(gè)燃料組件，第1-15列分別具有7、9、11、13、15、15、15、15、15、15、15、13、11、9、7個(gè)燃料組件，每一行以及每一列中的燃料組件表面相鄰，并且所述核反應(yīng)堆堆芯中的燃料組件分別沿水平中心軸線和豎直中心軸線對(duì)稱；

在核反應(yīng)堆堆芯中布置有53個(gè)固定式探測(cè)器，所述53個(gè)固定式探測(cè)器分別沿水平中心軸線和豎直中心軸線對(duì)稱，其中以A-H、J-N、P、R代表燃料組件的15列、以01-15代表燃料組件的15行，對(duì)于01-08行，在如下燃料組件上分別布置固定式探測(cè)器：J01、G01、M02、K02、H02、F02、D02、P04、M04、K04、H04、F04、D04、B04、P06、M06、K06、H06、F06、D06、B06、R07、A07、P08、M08、K08、H08、F08、D08、B08；對(duì)于09-15行，在與上述布置固定式探測(cè)器的燃料組件相對(duì)于水平中心軸線對(duì)稱的燃料組件上布置固定式探測(cè)器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述固定式探測(cè)器用于測(cè)量核反應(yīng)堆堆芯中的軸向和徑向功率分布。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述固定式探測(cè)器用于測(cè)量燃料組件的燃耗。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還包括控制棒組。

由本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出了一種用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法，保證了堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算的精度和速度，同時(shí)提高了堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明通過提出一種用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法獲得了一種包括固定式探測(cè)器的裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯。該具體的固定式探測(cè)器的布置方案綜合考慮了堆芯三維功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度、徑向布置方案引起的不確定度以及固定式探測(cè)器布置的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的53個(gè)固定式探測(cè)器的徑向布置方案。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性的實(shí)施例，其中相同或相似的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。另外，在下面的詳細(xì)描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本披露實(shí)施例的全面理解。然而明顯地，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實(shí)施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡(jiǎn)化附圖。

本發(fā)明提出了一種用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法，其中，裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯主要由活性區(qū)長(zhǎng)度為4米左右的核燃料組件構(gòu)成，該185盒燃料組件彼此平行排列組成15行、15列，其中第1-15行分別具有7、9、11、13、15、15、15、15、15、15、15、13、11、9、7個(gè)燃料組件，第1-15列分別具有7、9、11、13、15、15、15、15、15、15、15、13、11、9、7個(gè)燃料組件，每一行以及每一列中的燃料組件表面相鄰，并且所述核反應(yīng)堆堆芯中的燃料組件分別沿水平中心軸線和豎直中心軸線對(duì)稱。在本文中，組件相鄰是指組件表面相鄰，周圍組件是指組件上、下、左、右以及45度角方向的對(duì)角線上的八個(gè)組件。

根據(jù)本發(fā)明總體上的發(fā)明構(gòu)思，提供一種用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法，所述方法包括如下步驟：

a)布置燃料組件和控制棒組，形成裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯；

b)將已布置控制棒組的燃料組件確定為不布置固定式探測(cè)器的燃料組件，以減小控制棒組的插入和提出對(duì)固定式探測(cè)器測(cè)量精度的影響；

c)確定首行、尾行、首列和尾列中的固定式探測(cè)器布置，使得避免在已布置控制棒組的燃料組件中布置固定式探測(cè)器，由此形成若干第一系列待選方案；

d)分別以第一系列待選方案為基礎(chǔ)，從第二行開始隔行布置固定式探測(cè)器，使得在布置有固定式探測(cè)器的行中每相鄰的兩個(gè)燃料組件中有且僅有一個(gè)固定式探測(cè)器，由此形成若干第二系列待選方案；

e)在第二系列待選方案中去除掉存在有表面相鄰的固定式探測(cè)器的待選方案，得到第三系列待選方案；

f)在第三系列待選方案的基礎(chǔ)上，對(duì)于不滿足燃料組件周圍至少有兩個(gè)固定式探測(cè)器條件的燃料組件，在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾庸潭ㄊ教綔y(cè)器或局部調(diào)整固定式探測(cè)器的位置，由此得到第四系列待選方案；

g)對(duì)于第四系列待選方案中的每個(gè)待選方案，實(shí)際測(cè)量布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值；

h)針對(duì)第四系列待選方案中的每個(gè)待選方案，采用數(shù)學(xué)計(jì)算方法對(duì)獲得的三維離散的狀態(tài)參數(shù)值進(jìn)行擬合，插值獲得核反應(yīng)堆堆芯內(nèi)所有燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值；

i)對(duì)比第四系列待選方案中的各個(gè)待選方案，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具對(duì)比狀態(tài)參數(shù)值的最大值、最小值、算數(shù)平均值和方差，從第四系列待選方案中確定最優(yōu)方案。

在根據(jù)本發(fā)明的用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法中，在燃料組件及控制棒組排布確定的基礎(chǔ)上，固定式探測(cè)器布置方案的確定考慮了核反應(yīng)堆堆芯的物理特性，例如：

1)由于固定式探測(cè)器的靈敏度與表征堆芯狀態(tài)的參數(shù)，如燃耗，探測(cè)器臨近處燃料棒的富集度、硼酸濃度、冷卻劑溫度有關(guān)。對(duì)于帶控制棒組的燃料組件，控制棒的插入、提出會(huì)導(dǎo)致中子探測(cè)器附近的冷卻劑溫度等堆芯狀態(tài)參數(shù)發(fā)生頻繁的變化，從而影響探測(cè)器測(cè)量精度。因此，已布置控制棒組的燃料組件不再布置固定式探測(cè)器。

2)堆芯功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，固定式探測(cè)器信號(hào)擬合方法能夠有效地?cái)M合安裝探測(cè)器燃料組件周圍的燃料組件信息。為了提高探測(cè)器使用效率，保證探測(cè)器較均勻布置，固定式探測(cè)器進(jìn)行隔行布置。同時(shí)，布置固定式探測(cè)器的燃料組件不要表面相鄰。

3)為了保證對(duì)堆芯功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中固定式探測(cè)器信號(hào)擬合時(shí)的計(jì)算精度，每個(gè)燃料組件周圍至少有兩個(gè)布置的探測(cè)器。為了滿足此項(xiàng)要求，在已產(chǎn)生方案的基礎(chǔ)上，在其他位置增加或調(diào)整探測(cè)器布置個(gè)數(shù)。

4)為了便于分析不同位置探測(cè)器的信號(hào)質(zhì)量，剔除探測(cè)器測(cè)量壞點(diǎn)或因錯(cuò)裝料導(dǎo)致的部分探測(cè)器信息異常，使探測(cè)器測(cè)量信號(hào)能夠更好的覆蓋全堆，探測(cè)器布置滿足軸向?qū)ΨQ，使其能夠相互校核對(duì)稱位置的中子探測(cè)器測(cè)量數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中以A-H、J-N、P、R代表15列燃料組件、以01-15代表15行燃料組件，步驟f)中的增加固定式探測(cè)器包括在A07、A09、R07、R09位置的燃料組件上增加固定式探測(cè)器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟h)中，所述數(shù)學(xué)計(jì)算方法為薄板樣條函 數(shù)插值法或最小二乘法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述狀態(tài)參數(shù)包括功率、燃耗、硼酸濃度或冷卻劑溫度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括在步驟i)之后對(duì)確定的最優(yōu)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的步驟。

圖1為采用前述固定式探測(cè)器徑向布置方法獲得的示例性的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方案，它為經(jīng)過前述步驟a)-i)從第四系列待選方案中確定出的較優(yōu)方案，其中每個(gè)方框代表一盒燃料組件，標(biāo)有#標(biāo)示的為布置有固定式探測(cè)器的燃料組件。

圖1為185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的53個(gè)固定式探測(cè)器的徑向布置方案。該布置方案用于采用185盒燃料組件的堆芯，燃料組件排列組成15行、15列，共在堆芯內(nèi)53個(gè)燃料組件測(cè)量管內(nèi)布置固定式探測(cè)器。如圖1所示，一種包括固定式探測(cè)器的裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯，所述核反應(yīng)堆堆芯中的燃料組件排列組成15行、15列，其中第1-15行分別具有7、9、11、13、15、15、15、15、15、15、15、13、11、9、7個(gè)燃料組件，第1-15列分別具有7、9、11、13、15、15、15、15、15、15、15、13、11、9、7個(gè)燃料組件，每一行以及每一列中的燃料組件表面相鄰，并且所述核反應(yīng)堆堆芯中的燃料組件分別沿水平中心軸線和豎直中心軸線對(duì)稱；在核反應(yīng)堆堆芯中布置有53個(gè)固定式探測(cè)器，所述53個(gè)固定式探測(cè)器分別沿水平中心軸線和豎直中心軸線對(duì)稱，其中以A-H、J-N、P、R代表燃料組件的15列、以01-15代表燃料組件的15行，對(duì)于01-08行，在如下燃料組件上分別布置固定式探測(cè)器：J01、G01、M02、K02、H02、F02、D02、P04、M04、K04、H04、F04、D04、B04、P06、M06、K06、H06、F06、D06、B06、R07、A07、P08、M08、K08、H08、F08、D08、B08；對(duì)于09-15行，在與上述布置固定式探測(cè)器的燃料組件相對(duì)于水平中心軸線對(duì)稱的燃料組件上布置固定式探測(cè)器。

具體地，所述固定式探測(cè)器可以用于測(cè)量核反應(yīng)堆堆芯中的軸向和徑向功率分布。所述固定式探測(cè)器還可以用于測(cè)量燃料組件的燃耗。所述的包括固定式探測(cè)器的裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯還包括控制棒組。

本發(fā)明提出的用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器布置方法，可用于堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中固定式探測(cè)器的布置，保證三維堆芯在線 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算精度，同時(shí)減少探測(cè)器的使用數(shù)量，提高堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯。當(dāng)核反應(yīng)堆三維堆芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用固定式探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，使用該堆內(nèi)固定式探測(cè)器布置方案獲得的包括固定式探測(cè)器的裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯綜合考慮了堆芯三維功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度、徑向布置方案引起的不確定度以及固定式探測(cè)器布置的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明的固定式探測(cè)器布置方法及獲得的包括固定式探測(cè)器的核反應(yīng)堆堆芯不對(duì)核反應(yīng)堆中堆內(nèi)燃料組件的類型進(jìn)行限制，不對(duì)探測(cè)器材料進(jìn)行限制，不對(duì)燃料組件測(cè)量管內(nèi)固定式探測(cè)器的軸向布置方法進(jìn)行限制，適用于任何15行、15列排布的185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯。

此外，前述用于裝載185盒燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯的固定式探測(cè)器徑向布置方法的步驟g)-i)可以被替代為：

g)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量在設(shè)定條件下所有燃料組件的狀態(tài)參數(shù)，獲得并記錄每個(gè)燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值，并分別記錄對(duì)應(yīng)于第四系列待選方案中每個(gè)待選方案中的布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值；

h)針對(duì)第四系列待選方案中每個(gè)待選方案，基于所記錄的布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值，在MATLAB中使用二維插值獲取未布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值；以及

i)對(duì)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量的未布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值與步驟h)中計(jì)算的未布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從第四系列待選方案中確定最優(yōu)方案。

進(jìn)一步地，在步驟g)中，通過在所有燃料組件上布置固定式探測(cè)器測(cè)量在設(shè)定條件下所有燃料組件的狀態(tài)參數(shù)。

進(jìn)一步地，步驟i)中的統(tǒng)計(jì)分析包括：針對(duì)第四系列待選方案中每個(gè)待選方案，計(jì)算通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量的未布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值與步驟h)中計(jì)算的未布置有固定式探測(cè)器的燃料組件的狀態(tài)參數(shù)值的偏差平方和，將偏差平方和最小的方案確定為最優(yōu)方案。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化。 本發(fā)明的適用范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。