本發(fā)明涉及核反應堆堆芯監(jiān)測、控制及保護技術領域，尤其涉及一種堆芯三維功率分布的在線測量方法。

背景技術：

如圖1所示，反應堆堆芯活性區(qū)02是由多個燃料柵元組件03組成的區(qū)域，被包括在一個鋼制壓力容器01內(nèi)。壓力容器01、蒸汽發(fā)生器13及主泵16及相關的管道設備，構成了封閉的冷卻劑回路，稱為一回路。由蒸汽發(fā)生器13二次側、蒸汽管道及汽輪機15及相關設備構成的封閉回路稱為二回路。

由于反應堆堆芯活性區(qū)要求在熱工上必須保證安全準則，例如不發(fā)生燃料柵元組件03芯塊熔化和包殼不因為發(fā)生泡核沸騰而失效，因此要求反應堆堆芯活性區(qū)02反應堆熱功率水平及功率分布滿足安全限制，這對反應堆的安全運行至關重要。功率分布相關的參數(shù)中對堆芯安全運行影響最直接的參數(shù)為：最大線功率密度LPD和偏離泡核沸騰比DNBR。在反應堆設計及運行中都要求保證堆芯正常運行和基準事故工況下都不能有LPD和DNBR超過限值的情況發(fā)生。這些參數(shù)與反應堆內(nèi)的中子通量水平及分布是密切相關的。再如圖2所示，157個組件(及組件內(nèi)部各17×17柵元)的功率分布畸形將是導致上述安全準則失效的重要原因。因此反應堆在實際運行時需要周期性地進行堆內(nèi)中子通量密度的測量，以保證反應堆內(nèi)三維功率分布滿足限制要求，并且要求該功率分布與離線設計的三維功率分布相一致，保證安全分析結論的適用性。通常采用堆芯可移動式探測器系統(tǒng)04或者堆芯固定式探測器系統(tǒng)06進行堆內(nèi)測量。可移動式探測器04通過指套管05將測量探頭送入堆芯并測量，信號傳遞到堆內(nèi)測量系統(tǒng)RIC中。圖2給出了國內(nèi)CPR機組典型的堆內(nèi)探測器通道(INCORE)所在的組件的位置，測量通道位于組件正中心位置。

堆芯活性區(qū)頂部布置了約40個熱電偶(T/C)，用于堆芯出口冷卻劑溫度的測量。信號通過機構支撐管08傳遞到RIC系統(tǒng)中。熱電偶通常布置在部分堆芯組件的中心位置，如圖2所示，給出了堆芯出口布置熱電偶(T/C)所在組件的位置。

環(huán)路的入口溫度測量11及環(huán)路出口溫度測量10信號作為堆芯保護及控制信號源，參與堆芯的運行保護。堆芯的控制棒09具有強烈的吸收中子特性，可用于調(diào)節(jié)堆芯內(nèi)的中子通量水平和發(fā)熱功率水平等，由控制棒驅(qū)動機構實行堆芯的控制及保護。

由于堆內(nèi)可移動式探測器04不能實現(xiàn)實時在線的堆芯測量，通常在靠近壓力容器01外部，布置了堆外固定式探測器(EXCORE)12，用于在線測量中子通量水平等，信號用于堆芯的控制及保護。如圖2，EXCORE通常布置在堆芯邊緣對角線上。每個堆外探測器監(jiān)測各自象限的中子通量(功率水平)及中子通量分布(功率分布)。每個堆外探測器在軸向上布置了六節(jié)敏感段，每節(jié)敏感度表征了堆芯邊緣各個區(qū)域中子通量水平對其敏感性物質(zhì)(如電離室)的影響。

美國西屋公司開發(fā)的堆芯三維在線監(jiān)測系統(tǒng)BEACON以及其他公司的系統(tǒng)(如GARDEL系統(tǒng)等)都采用布置在堆芯出口熱電偶(T/C)的數(shù)據(jù)來重構堆芯徑向的功率分布。在理論計算三維功率分布基礎上，通過熱電偶的徑向修正和堆外探測器軸向AO的修正，可以得到測量條件下最佳估計的三維功率分布，稱為“測量”功率分布。但是，以BEACON為代表的監(jiān)測方法的一個缺陷是堆外探測器本來的六節(jié)探測器被等效為兩節(jié)，失去了很多有效的測量信息。直接采用簡單的AO修正，在實際控制棒插入與理論情況相差較大，或者軸向功率變化畸形時，都很難通過算法很好地監(jiān)測堆芯的軸向功率分布變化，導致測量LPD的準確性大幅降低。另一個缺陷在于BEACON采用直接將T/C熱電偶數(shù)據(jù)轉換為T/C所在組件的功率數(shù)據(jù)的方法誤差較大。由于T/C所在組件的入口溫度、出口溫度差異表征的焓升不僅由其組件軸向上的發(fā)熱決定，還受到周圍組件的橫向流的影響。由于沿堆芯高度不同位置處的熱工水利狀態(tài)的顯著差異，到組件出口T/C位置出現(xiàn)較明顯的橫向攪混流，在組件出口再往外一段距離各組件出口的流體將被充分混合，而溫度趨于一致。因此將T/C溫度直接轉換為所在組件的焓升功率數(shù)據(jù)將引入較大的誤差。

為克服這一缺陷，有方案在LSS系統(tǒng)上融合BEACON系統(tǒng)的部分做法，即在堆芯徑向上，仍然采用堆芯入口出口熱電偶(T/C)的溫度讀數(shù)來修正理論計算的三維功率分布。在軸向上，采用堆外探測器的六節(jié)敏感段電流讀數(shù)，通過T矩陣和S矩陣轉換為全堆平均軸向功率分布，四個象限得到四個全堆平均軸向功率分布。然而，這種技術方案的一個缺點在于利用LSS系統(tǒng)的技術，將堆外探測器直接轉為全堆平均的軸向功率分布，由于T矩陣和S矩陣并不能很好的直接反應堆內(nèi)-堆外的關系，通常在LSS系統(tǒng)中需要加入COR矩陣，用來修正軸向控制棒對功率分布的影響，該COR矩陣不管是采用事先定義的理論庫生成還是在線理論計算生成，都會導致軸向功率分布重構的精度下降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種堆芯三維功率分布的在線測量方法，以合理利用堆芯出口熱電偶和堆外探測器測量數(shù)據(jù)，在線獲得高精度的LPD和DNBR，對反應堆的運行裕量進行直接監(jiān)測和預警，提高核電站的經(jīng)濟性和安全性。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種堆芯三維功率分布的在線測量方法，包括：

步驟S1，對現(xiàn)有堆芯建模，結合在線測量的堆芯狀態(tài)參數(shù)，對建模堆芯及其運行歷史進行跟隨模擬計算，獲得理論的三維功率分布；

步驟S2，利用堆芯出口熱電偶的在線測量數(shù)據(jù)，結合熱電偶標定系數(shù)，對所述理論的三維功率分布進行徑向修正，獲得修正的三維功率分布；

步驟S3，利用實時在線測量的堆外探測器數(shù)據(jù)，結合堆外探測器標定系數(shù)，對所述修正的三維功率分布進行軸向修正，獲得測量的三維功率分布。

其中，所述步驟S2具體包括：

步驟S21，定義假想熱電偶T/C組件；

步驟S22，根據(jù)所述理論的三維功率分布，對T/C所在組件及周圍組件進行權重計算，得到假想T/C組件的理論功率；

步驟S23，根據(jù)測量T/C組件的入口溫度及出口溫度，得到假想T/C組件的測量焓升；

步驟S24，根據(jù)定期物理實驗更新的T/C標定系數(shù)，將所述假想T/C組件的測量焓升轉化為假想T/C組件的測量功率；

步驟S25，根據(jù)假想T/C組件的理論功率、所述假想T/C組件的測量功率對所述理論的三維功率分布進行徑向修正，獲得修正的三維功率分布。

其中，所述步驟S25還包括：

通過函數(shù)擬合，將T/C位置的所述假想T/C組件的測量功率與所述假想T/C組件的理論功率推衍到全堆位置，獲得全堆的比值分布；

將所述假想T/C組件的測量功率與假想T/C組件的預測功率的比值分布，乘以所述全堆的理論功率分布，獲得所述修正的三維功率分布。

其中，所述步驟S3具體包括：

步驟S31，定義堆內(nèi)模型對堆外探測器的三維響應矩陣；

步驟S32，根據(jù)修正的三維功率分布，利用所述三維響應矩陣，計算堆芯邊緣權重后的預測軸向多段功率分布；

步驟S33，根據(jù)每個象限上的堆外探測器測量的N節(jié)敏感度讀數(shù)，通過堆外探測器標定系數(shù)，將所述N節(jié)敏感度讀數(shù)轉化為堆芯邊緣權重區(qū)域的測量軸向N段功率分布；

步驟S34，根據(jù)所述測量軸向N段功率分布和所述預測軸向多段功率分布，獲得軸向N段功率分布比值。

步驟S35，根據(jù)所述軸向N段功率分布比值，獲得所述測量的三維功率分布。

其中，所述步驟S35還包括：

通過函數(shù)擬合，將軸向N段功率分布比值向量擴展到為軸向NZ節(jié)塊功率修正系數(shù)向量。

其中，所述步驟S21中，所述假想T/C組件由周圍布置了T/C組件的權重確定。

其中，所述熱電偶標定系數(shù)為通量圖時刻下測量所述假想T/C組件功率與T/C所在假想組件的焓升的比值，所述堆外探測器標定系數(shù)為堆芯邊緣權重區(qū)域與堆外探測器的耦合系數(shù)。

其中，所述方法還包括：

通過定期物理實驗對所述熱電偶標定系數(shù)和所述堆外探測器標定系數(shù)進行更新。

本發(fā)明實施例的有益效果在于：

本發(fā)明充分利用堆外探測器多節(jié)敏感段的測量信息，克服了目前采用簡化AO參數(shù)修正軸向功率分布的方法所引入的精度損失；

本發(fā)明克服了直接利用堆外探測器的六節(jié)信號轉為堆芯平均軸向功率分布所引入的誤差，避免了在線的COR修正計算等，提高了軸向功率分布監(jiān)測的準確性；

本發(fā)明考慮橫向攪混流對T/C所在組件流體的影響，引入了假想組件的概念，克服了只考慮T/C所在單個組件功率水平的缺陷；

本發(fā)明避免了T矩陣和S矩陣的標定系數(shù)更新，可以延長定期通量圖實驗的時間間隔，減少通量圖次數(shù)，減少硬件損壞和現(xiàn)場操作人員的負荷及心理負擔，提高發(fā)電效率等；

本發(fā)明利用精度高的測量三維功率分布求解LPD和DNBR，大幅提高了兩個參數(shù)的監(jiān)測精度，保證反應堆的高效運行，釋放更多運行裕量；

本發(fā)明不改變現(xiàn)有堆芯監(jiān)測的硬件基礎，僅通過算法的升級即可完成該項工作，保證監(jiān)測精度；

本發(fā)明適用于各種布置了堆芯出口熱電偶、堆外探測器的壓水堆堆芯、沸水堆堆芯等，包括四方形組件堆芯和六方形組件堆芯等，適用于布置兩節(jié)敏感度、4節(jié)敏感段、6節(jié)敏感段等多種堆外探測器類型的反應堆。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是壓力容器與堆芯測量系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是堆外探測器及熱電偶的徑向布置示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例堆芯三維功率分布的在線測量方法的流程示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例中熱電偶假想組件示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例中標定系數(shù)的生成流程示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例中在線監(jiān)測最大線功率密度LPD和偏離泡核沸騰比DNBR的流程示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例中將熱電偶標定系數(shù)、堆外探測器標定系數(shù)應用于在線監(jiān)測的示意圖。

圖8是本發(fā)明實施例中堆外探測器修正軸向功率分布示意圖。

圖9是本發(fā)明實施例中堆外探測器響應矩陣示意圖。

具體實施方式

以下各實施例的說明是參考附圖，用以示例本發(fā)明可以用以實施的特定實施例。

本發(fā)明旨在提供一種方法，對現(xiàn)有利用堆芯出口熱電偶和堆外探測器進行徑向及軸向三維功率分布的重構方法進行改進，定義全新的標定系數(shù)，有助于減少定期物理實驗標定的次數(shù)，并提高反應堆監(jiān)測精度。

請參照圖3所示，本發(fā)明實施例提供一種堆芯三維功率分布的在線測量方法，包括：

步驟S1，對現(xiàn)有堆芯建模，結合在線測量的堆芯狀態(tài)參數(shù)，對建模堆芯及其運行歷史進行跟隨模擬計算，獲得理論的三維功率分布；

步驟S2，利用堆芯出口熱電偶的在線測量數(shù)據(jù)，結合熱電偶標定系數(shù)，對所述理論的三維功率分布進行徑向修正，獲得修正的三維功率分布；

步驟S3，利用實時在線測量的堆外探測器數(shù)據(jù)，結合堆外探測器標定系數(shù)，對所述修正的三維功率分布進行軸向修正，獲得測量的三維功率分布。

以下對各步驟分別進行詳細說明。

步驟S1中，在線測量的堆芯狀態(tài)參數(shù)包括功率水平、棒位、燃耗、入口溫度等。由于各種測量及計算的誤差，都將導致理論的三維功率分布與實際的堆芯三維功率分布有差異。這里的誤差包括：堆芯設計制造的誤差、堆芯狀態(tài)參數(shù)的誤差、模型計算精度的誤差、反應堆換料運行歷史的差異等。本發(fā)明實施例將利用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對該理論三維功率分布進行修正。

需要說明的是，步驟S2、S3分別對該理論三維功率分布進行徑向和軸向修正，二者之間沒有先后順序之分，既可以先進行徑向修正得到修正的三維功率分布，再進行軸向修正得到測量的三維功率分布，也可以先進行軸向修正得到修正的三維功率分布，再進行徑向修正得到測量的三維功率分布。

步驟S2中，堆芯環(huán)路入口溫度以及堆芯出口熱電偶的溫度表征了堆芯部分組件(約1/3-1/4)活性區(qū)高度上的焓升及發(fā)熱情況。本發(fā)明采用定期物理實驗更新的熱電偶標定系數(shù)，將熱電偶測量的流體焓升轉為測量功率分布。由T/C得到的測量功率分布結合理論的三維功率分布，得到徑向修正的三維功率分布。具體包括：

步驟S21，定義假想熱電偶T/C組件；

本實施例中，定義假想熱電偶T/C組件需考慮周圍組件攪混流對T/C所在組件的影響，對周圍一定范圍內(nèi)不同的組件取不同的權重系數(shù)。該權重系數(shù)根據(jù)與T/C所在位置的距離和流體流動的物理特性綜合決定。假想T/C組件如圖4所示的圓虛線所示。虛線內(nèi)各組件都具有一定的權重，該權重大小根據(jù)組件與T/C所在位置的距離決定，其值正比于(1+α×d_sk)^-2，d_sk為虛線范圍組件中心位置和T/C所在位置k之間的距離，α為系數(shù)，其與具體的堆芯和熱電偶的布置相關。本發(fā)明中，假想T/C組件定義也可由周圍布置了T/C的組件的權重確定，如圖4所示的由A、B、C、D四個T/C組件共同確定D所在位置T/C的假想組件，A/B/C/D四個組件權重系數(shù)同樣正比于(1+α×d_sk)^-2。本發(fā)明也可以采用其他等價的假想T/C組件定義的方法。

步驟S22，根據(jù)所述理論的三維功率分布，對T/C所在組件及周圍組件進行權重計算，得到假想T/C組件的理論功率；

步驟S23，根據(jù)測量T/C組件的入口溫度及出口溫度，得到假想T/C組件的測量焓升；

步驟S24，根據(jù)定期物理實驗更新的T/C標定系數(shù)，將所述假想T/C組件的測量焓升轉化為假想T/C組件的測量功率；

步驟S25，根據(jù)假想T/C組件的理論功率、所述假想T/C組件的測量功率對所述理論的三維功率分布進行徑向修正，獲得修正的三維功率分布。

由于假想T/C組件的測量功率與理論功率的差異，表征了實際運行反應堆與理論計算模型的差異，因此可用于修正理論三維功率分布。

由于T/C僅在堆芯部分位置布置，因此需通過薄板樣條函數(shù)擬合(TPS)、或者多項式函數(shù)(PEM)擬合、或者其他等價函數(shù)擬合將T/C位置的測量值與預測值比值推衍到全堆其余位置，結合理論的全堆功率分布，得到全堆的測量功率分布。由此，還包括步驟：

通過函數(shù)擬合，將T/C位置的所述假想T/C組件的測量功率與所述假想T/C組件的理論功率推衍到全堆位置，獲得全堆的比值分布；

將所述假想T/C組件的測量功率與假想T/C組件的預測功率的比值分布，乘以所述全堆的理論功率分布，獲得所述修正的三維功率分布。

步驟S3的軸向修正具體包括以下步驟：

步驟S31，定義堆內(nèi)模型對堆外探測器的三維響應矩陣；

該矩陣表征了堆芯每個位置對堆外探測器N個敏感段測量值的貢獻大小。

步驟S32，根據(jù)修正的三維功率分布，利用所述三維響應矩陣，計算堆芯邊緣權重后的預測軸向多段功率分布；

其中，K個象限分別得到K個堆芯邊緣權重區(qū)域的預測軸向多段功率分布。

步驟S33，根據(jù)每個象限上的堆外探測器測量的N節(jié)敏感度讀數(shù)，通過堆外探測器標定系數(shù)，轉化為堆芯邊緣權重區(qū)域的測量軸向N段功率分布；

同樣，K個象限得到K個堆芯邊緣權重區(qū)域的測量軸向N段功率分布。

堆芯邊緣權重區(qū)域的測量軸向N段功率分布與預測軸向N段功率分布的差異，表征了測量工況與理論計算模型的差異，因此可用于修正前述修正的三維功率分布。堆芯邊緣權重區(qū)域的測量軸向N段功率分布與預測軸向N段功率分布的比值，稱為軸向N段修正系數(shù)向量。

步驟S34，根據(jù)所述測量軸向N段功率分布和所述預測軸向多段功率分布，獲得軸向N段功率分布比值。

步驟S35，根據(jù)所述軸向N段功率分布比值，獲得所述測量的三維功率分布。

由于堆芯邊緣權重的功率分布僅為N段，因此可利用樣條函數(shù)、多項式函數(shù)，或者其他等效函數(shù)形式，將軸向N段功率修正系數(shù)向量擴展到為軸向NZ節(jié)功率修正系數(shù)向量。由此，所述步驟S35還包括：

通過函數(shù)擬合，將軸向N段功率分布比值向量擴展到為軸向NZ節(jié)塊功率修正系數(shù)向量。

K個象限可以得到K個軸向修正系數(shù)向量。堆芯內(nèi)各組件的軸向修正，根據(jù)K個軸向修正系數(shù)向量權重得到。各象限的權重大小，根據(jù)堆內(nèi)各組件與該象限堆外探測器的幾何位置決定，或者根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)決定。

需要說明的是，前述測量的三維功率分布，并非實際測量而得，實為修正后的理論計算結果。

如前所述，本發(fā)明實施例中對理論的三維功率分布進行徑向、軸向修正需分別結合熱電偶標定系數(shù)、堆外探測器標定系數(shù)，以下對兩個標定系數(shù)進行介紹。

如圖5所示，定期物理實驗時，由RPN系統(tǒng)01獲取堆外探測器的信號，由RGL系統(tǒng)02獲取堆芯控制棒棒位信息，由RIC系統(tǒng)03獲得堆芯入口、出口熱電偶的讀數(shù)，由RIC系統(tǒng)03獲得在堆芯活性區(qū)獲得的可移動式U235裂變室探頭(或者其他等價系統(tǒng))的精細測量信號。由RIC機柜生成離線的堆芯測量文件04。該文件作為通量圖處理軟件05的輸入，可以得到在定期物理實驗條件下的堆芯的三維測量功率分布。該測量三維功率分布是當前技術獲得的最高精度的功率分布，可以作為校準的參考功率分布。通過現(xiàn)場物理實驗處理軟件可以生成T/C及EXCORE的標定系數(shù)06。該系數(shù)表征了測量三維功率分布與T/C讀數(shù)、EXCORE讀數(shù)的對應關系。

再如圖6所示，本發(fā)明中，在反應堆在線運行時，通過RPN系統(tǒng)01、RGL系統(tǒng)02、RIC系統(tǒng)03獲得大量測量值，結合標定系數(shù)文件06，作為在線監(jiān)測系統(tǒng)07的輸入，可以獲得測量的三維功率分布，并可以用于LPD及DNBR的直接裕量監(jiān)測08。通常LPD及DNBR的直接裕量監(jiān)測08也作為在線監(jiān)測系統(tǒng)07的一部分，是在線監(jiān)測系統(tǒng)07實現(xiàn)的主要功能。本發(fā)明中測量三維功率分布是計算高精度的LPD和DNBR的關鍵。

接著參照圖7所示，由RPN系統(tǒng)01、RGL系統(tǒng)02、RIC系統(tǒng)03在線測量得到的大量測量數(shù)據(jù)可以分為堆芯狀態(tài)參數(shù)09，和T/C及EXCORE測量數(shù)據(jù)10兩個部分。利用堆芯狀態(tài)參數(shù)09，調(diào)用在線監(jiān)測系統(tǒng)07耦合的三維核設計軟件包11，可以得到堆芯理論計算的三維功率分布12。目前主流的三維核設計軟件包包括了美國西屋公司開發(fā)的ANC、法國AREVA公司的SCIENCE軟件包、或者中國廣核集團自主研發(fā)的自主知識產(chǎn)權的堆芯設計軟件包PCM。由于設計建造的誤差、測量實測數(shù)據(jù)的誤差、模型本身的誤差，運行歷史的累計誤差等都將導致理論三維功率分布與實際運行堆芯存在差異。一種常用方法是，利用05及06獲得的模型標定系數(shù)來修正模型本身的誤差，由于不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，不詳細展開。

本發(fā)明中，標定系數(shù)表征的物理含義與后續(xù)重構算法選擇息息相關。同時不同標定系數(shù)的定義將導致重構測量得到不同的精度。

本發(fā)明中，需要定義T/C標定系數(shù)06，即假想T/C組件的攪混因子。該攪混因子MF(Mixing Factor)表征了通量圖時刻下測量堆芯假想T/C組件功率與T/C所在假想組件的焓升的比值MF。即

$MF\left(i\right)=\frac{P_{T/C}\left(i\right)}{\mathrm{\Δ}H\left(i\right)}---\left(1\right)$

其中P_T/C(i)為通量圖時刻下第i個假想T/C組件的測量功率，根據(jù)測量的三維分布根據(jù)假想組件的相關組件的權重系數(shù)得到。

$P_{T/C}\left(i\right)=\underset{k=1,n}{\Σ}{w}_k\×P_k---\left(2\right)$

其中k為假想T/C組件涉及到的堆芯燃料組件個數(shù)，w_k為第k個燃料組件的權重系數(shù)、而P_k為第k個燃料組件的測量功率。其中w_k＝Nr×(1+α×d_sk)^-2，Nr為歸一化因子。

ΔH(i)為通量圖時刻下假想T/C組件的入口焓與出口焓的差值，表征了T/C組件及其周圍組件內(nèi)流體的焓升。其中：

ΔH(i)＝H_out(T_out)-H_in(T_in) (3)

焓是流體能量的一個重要的參量，可以通過流體(例如壓水堆中的水)的溫度、壓力計算得到。通過對流體(水)的物性參數(shù)表，可以很快計算，即：

H(i)＝f(T_i,Pr) (4)

其中T_i為通量圖時刻下熱電偶T/C測量的溫度信號、Pr為流體的壓力信號。對應壓水堆，通常一回路的壓力為定值，因此各T/C流體壓力一致，可通過堆芯測量系統(tǒng)在線獲得。

根據(jù)T/C攪混因子06的定義，利用T/C熱電偶的實測數(shù)據(jù)10，結合理論三維功率分布12，進行徑向修正計算13，獲得修正三維功率分布14(參見圖7)。

本發(fā)明利用在線監(jiān)測連續(xù)時刻下的T/C熱電偶測量溫度和壓力信號，利用上述公式(4)及公式(3)在線計算第i個假想T/C組件的測量焓升ΔH^mes(i)。利用T/C標定系數(shù)(攪混因子MF)，得到測量的假想T/C組件功率：

$P_{T/C}^{mes}\left(i\right)=MF\left(i\right)\×{\mathrm{\ΔH}}^{mes}\left(i\right)---\left(5\right)$

本發(fā)明利用理論三維功率分布12，根據(jù)公式(2)獲得假想T/C組件的預測功率

假想T/C組件的測量功率與預測功率的偏差表征了真實運行反應堆模型與理論模型的差異，可以修正理論三維功率分布獲得徑向的三維功率分布(即前述修正的三維功率分布)，即：

$P^{mes}(x,y,z)=P^{prd}(x,y,z)\×\left(\frac{P_{T/C}^{mes}\left(i\right)}{P_{T/C}^{prd}\left(i\right)}\right)---\left(6\right)$

本發(fā)明通過布置有限的T/C熱電偶，來重構全堆功率分布，需要將假想T/C組件的位置信息推衍到全堆位置。公式(6)的尖括號表征了從i位置推衍到全堆x,y,z位置的公式。任何函數(shù)擬合方法都可以實現(xiàn)該目的，例如主流的權重系數(shù)法(WCM)、平面薄板樣條函數(shù)擬合方法(TPS)或者直接高階多項式擬合方法(PEM)等，均可在公開文獻中獲得。本發(fā)明不限于使用任意的函數(shù)擬合方法，都可以實現(xiàn)重構位置推衍的目的。

本發(fā)明利用EXCORE測量數(shù)據(jù)10，結合T/C徑向修正三維功率分布14以及EXCORE標定系數(shù)06，進行EXCORE軸向修正計算15，獲得最終測量的三維功率分布16。

本發(fā)明利用堆外四個象限EXCORE探測器的N節(jié)電流讀數(shù)，分別得到四個象限堆芯邊緣權重的測量軸向N段功率。本發(fā)明實施例說明以6節(jié)為例，但不限于6節(jié)。應該特別注意，如圖8所示，本發(fā)明中堆芯邊緣權重區(qū)域18指堆芯邊緣組件針對堆外探測器19的響應貢獻大小而確定的區(qū)域。該區(qū)域是假想的區(qū)域，與通常認知下(例如LSS系統(tǒng))的全堆平均權重的區(qū)域17具有較大區(qū)別。

${\[P_{weight}^{mes}\]}_6={\[M_{couple}\]}_{6\×6}\×{\[I^{mes}\]}_6---\left(7\right)$

其中，I^mes為堆外6節(jié)敏感段的測量電流，M_couple為EXCORE的標定系數(shù)06，即堆芯邊緣權重區(qū)域與堆外探測器的耦合系數(shù)，表征了堆芯的燃料布置、幾何布置、探測器敏感度等綜合信息。該耦合矩陣可定義為6×6的單對角矩陣、三對角矩陣、或者全矩陣、或者其他矩陣等價形式，如線性擬合等。該耦合矩陣隨著堆芯燃耗或者堆外探測器的燃耗性能改變等而輕微變化，需要根據(jù)定期物理實驗更新。實踐表明該耦合系數(shù)主要跟堆芯結構、幾何及堆外探測器性能及布置相關，而隨著堆芯燃耗變化不明顯，因此也為本發(fā)明減少物理實驗的次數(shù)，延遲該耦合系數(shù)矩陣的更新周期帶來了理論基礎。為通過堆外探測器測量電流轉換的堆芯邊緣區(qū)域權重的軸向6段功率。

本發(fā)明利用徑向修正三維功率分布14，計算四個象限的堆芯邊緣區(qū)域權重的預測軸向6段功率。

${\[P_{weight}^{mes}\]}_6=\underset{i=1,6}{\underset{x,y,z\∈U_i}{\Σ}}\left(W_{U_i}\right(x,y,z)\×P^{prd}(x,y,z\left)\right)---\left(8\right)$

其中U特定象限包含的組件x,y,z，而為堆內(nèi)三維幾何相對堆外探測器信號的貢獻大小，簡稱響應矩陣。該矩陣為堆內(nèi)三維各節(jié)塊都堆外的不同象限，不同探測器軸向敏感段分別對應不同的響應矩陣。圖9給出了針對特定象限的第一節(jié)探測器，三維響應矩陣的大概分布，顏色較深的組件對堆外探測器的響應貢獻越大，越靠近堆外探測器的組件對其影響越明顯。該響應矩陣也可以用兩維+一維的形式或者其他等價形式，可通過商業(yè)用的屏蔽或者蒙特卡羅計算類軟件(例如MCNP、DOT等)實現(xiàn)計算。

本發(fā)明中堆芯邊緣權重區(qū)域的軸向預測功率分布與測量功率分布的差異表征了實際運行堆芯與理論模型的差異，可以用來修正理論三維功率分布為測量三維功率分布。

本發(fā)明定義第k象限的堆外探測器軸向功率修正系數(shù)向量：

${\[f\left(z\right)\]}_{k,NZ}={\[\frac{P_{weight}^{mes}}{P_{weight}^{prd}}\]}_{k,6\→NZ}---\left(9\right)$

其中NZ為軸向修正的節(jié)塊個數(shù)，從6段展開為NZ節(jié)塊可根據(jù)成熟的樣條函數(shù)擬合、多項式擬合、分段函數(shù)擬合等技術。本發(fā)明不限于任何擬合技術。

本發(fā)明根據(jù)四個象限的堆外探測器可得到不同的軸向修正系數(shù)向量。針對理論三維功率分布的x,y位置，可以得到其軸向修正后的功率分布，如下：

$\[P^{mes}{\left(z\right)}_{x,y}\]=\underset{k=1,4}{\Σ}(w_k\×{\[f\left(z\right)\]}_{k,NZ}\×\[P^{prd}{\left(z\right)}_{x,y}\])---\left(10\right)$

其中，w_k為第k象限探測器軸向修正系數(shù)向量相對于x,y位置的權重大小。該權重大小與各探測器距離x,y組件位置的距離相關，或者近似取相同權重等，本發(fā)明中四個象限的權重系數(shù)和為1.0。

通過上述說明可知，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明充分利用堆外探測器多節(jié)敏感段的測量信息，克服了目前采用簡化AO參數(shù)修正軸向功率分布的方法所引入的精度損失；

本發(fā)明克服了直接利用堆外探測器的六節(jié)信號轉為堆芯平均軸向功率分布所引入的誤差，避免了在線的COR修正計算等，提高了軸向功率分布監(jiān)測的準確性；

本發(fā)明考慮橫向攪混流對T/C所在組件流體的影響，引入了假想組件的概念，克服了只考慮T/C所在單個組件功率水平的缺陷；

本發(fā)明避免了T矩陣和S矩陣的標定系數(shù)更新，可以延長定期通量圖實驗的時間間隔，減少通量圖次數(shù)，減少硬件損壞和現(xiàn)場操作人員的負荷及心理負擔，提高發(fā)電效率等；

本發(fā)明利用精度高的測量三維功率分布求解LPD和DNBR，大幅提高了兩個參數(shù)的監(jiān)測精度，保證反應堆的高效運行，釋放更多運行裕量；

本發(fā)明不改變現(xiàn)有堆芯監(jiān)測的硬件基礎，僅通過算法的升級即可完成該項工作，保證監(jiān)測精度；

本發(fā)明適用于各種布置了堆芯出口熱電偶、堆外探測器的壓水堆堆芯、沸水堆堆芯等，包括四方形組件堆芯和六方形組件堆芯等，適用于布置兩節(jié)敏感度、4節(jié)敏感段、6節(jié)敏感段等多種堆外探測器類型的反應堆。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。