本發(fā)明涉及零功率反應(yīng)堆物理試驗(yàn)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)：

在以鈾水為介質(zhì)的零功率物理試驗(yàn)研究中，反應(yīng)堆通常運(yùn)行在緩發(fā)臨界狀態(tài)下，瞬發(fā)中子對(duì)次級(jí)中子的衰減起主導(dǎo)作用。瞬發(fā)中子衰減用特征時(shí)間參數(shù)α表示，它是單位時(shí)間內(nèi)瞬發(fā)中子衰變幾率的表征，次臨界度越深α值越大，而對(duì)某一特定堆型，緩發(fā)臨界狀態(tài)下的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α₀則是唯一的。以緩發(fā)臨界瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α₀為基準(zhǔn)點(diǎn)，分別測(cè)量不同次臨界狀態(tài)下的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α，通過(guò)下式計(jì)算得到該堆芯棒態(tài)的次臨界度反應(yīng)性：ρ＝(α-α₀)/α₀；其中，α、α₀為瞬發(fā)中子衰減參數(shù)，單位為s^-1；ρ為反應(yīng)性，單位為β_eff。

上式也稱α法反應(yīng)性測(cè)量，該方法的特點(diǎn)是物理意義明確，測(cè)量簡(jiǎn)單，只需確定α、α₀兩個(gè)參數(shù)就可以得到反應(yīng)性。次臨界狀態(tài)下α參數(shù)的測(cè)量，由中子發(fā)生器按一定的頻率向堆芯注入脈沖中子，利用次級(jí)中子生成時(shí)間不同，調(diào)節(jié)脈沖中子的發(fā)射頻率，使得在一個(gè)周期內(nèi)瞬發(fā)中子高次諧波完全衰減掉，緩發(fā)中子趨于本底，得到一個(gè)按單一指數(shù)α衰減平滑曲線，由此擬合得到的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α具有很高的精確性和可重復(fù)性。但是，臨界狀態(tài)下α₀參數(shù)的測(cè)量則不能通過(guò)瞬發(fā)中子衰減曲線直接擬合得到，只能依靠外推臨界法擬合得到。一方面，為了保證反應(yīng)堆運(yùn)行的安全，用外推臨界法求解α₀時(shí)控制棒提棒必須有足夠的裕量，以避免瞬發(fā)臨界事故；另一方面，反應(yīng)堆接近臨界時(shí)，堆內(nèi)本底計(jì)數(shù)偏高導(dǎo)致臨界點(diǎn)附近的α測(cè)量值誤差偏大。因此，為了提高反應(yīng)性測(cè)量值的精確性，必須先保證α₀測(cè)量值的準(zhǔn)確性和可靠性，這是α法反應(yīng)性測(cè)量的難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是獲得有效、可靠的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)，目的在于提供一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，解決獲得有效、可靠的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟，

步驟1：確定參加擬合的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α_i的數(shù)據(jù)點(diǎn)n；

步驟2：確定用來(lái)進(jìn)行刻度的控制棒，刻度以H表示，單位cm，根據(jù)提棒程序，將控制棒提升到頂，外圍控制棒調(diào)臨界調(diào)平后保持不動(dòng)，然后將控制棒分n步均勻下插到底，每下插一個(gè)H_i棒位測(cè)得一個(gè)對(duì)應(yīng)的α_i值，n為大于零的自然數(shù)。

步驟3：每當(dāng)控制棒下插到H_i棒位時(shí)，根據(jù)估算的α_i值大小調(diào)節(jié)脈沖中子的發(fā)射頻率，使得在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，瞬發(fā)中子剛好衰減完畢而緩發(fā)中子趨于本底，利用測(cè)量曲線根據(jù)最小二乘法擬合得到一個(gè)α_i值，重復(fù)第一步和第二步，直至控制棒下插到底測(cè)量完n個(gè)α_i數(shù)據(jù)點(diǎn)；

步驟4：根據(jù)α法反應(yīng)性測(cè)量原理，ρ＝(α-α₀)/α₀，其中，α、α₀為瞬發(fā)中子衰減參數(shù)，單位為s-¹；ρ為反應(yīng)性，單位為β_eff；控制棒插入到H_i棒位時(shí)對(duì)應(yīng)的價(jià)值為：

步驟5：假設(shè)控制棒整棒價(jià)值為ρ_H,則ρ_Hi和ρ_H之間滿足以下關(guān)系：

步驟6：將式(1)代入式(2)，整理后得到α_i對(duì)應(yīng)的計(jì)算值表達(dá)式為：

步驟7：令測(cè)量值α_i與計(jì)算值之間的殘差平方和函數(shù)為R：

步驟8：當(dāng)α_i與之間的殘差平方和最小時(shí)，對(duì)應(yīng)函數(shù)R的待定參數(shù)α₀、ρ_H偏導(dǎo)數(shù)為零，

步驟9：將式(4)分別代入式(5)、式(6)，整理后得到兩個(gè)關(guān)于α₀、ρ_H的方程，

步驟10：將方程(7)中的ρ_H解出，代入方程(8)整理后得到一個(gè)關(guān)于α₀的一元二次方程：

Aα₀²+Bα₀+C＝0 (9)

其中，系數(shù)A、B、C分別等于：

步驟11：將測(cè)量數(shù)據(jù)(H_i,α_i)分別代入式(10)、式(11)、式(12)，得到系數(shù)A、B、C后解方程(9)即得到所求的α₀。本發(fā)明為了解決如何獲得有效、可靠的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)問(wèn)題，提供一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，通過(guò)上述11個(gè)步驟可以得到有效、可靠的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)，這種依靠外推臨界法擬合得到。一方面，保證反應(yīng)堆運(yùn)行的安全，用外推臨界法求解α₀時(shí)控制棒提棒有足夠的裕量，以避免瞬發(fā)臨界事故；另一方面，避免了反應(yīng)堆接近臨界時(shí)，堆內(nèi)本底計(jì)數(shù)偏高導(dǎo)致臨界點(diǎn)附近的α測(cè)量值誤差偏大。

所述步驟2中的控制棒，位于堆芯中部，采用堆芯中部的控制棒是為了測(cè)的更加均勻的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，保證反應(yīng)堆運(yùn)行的安全，用外推臨界法求解α₀時(shí)控制棒提棒有足夠的裕量，以避免瞬發(fā)臨界事故；

2、本發(fā)明一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，避免了反應(yīng)堆接近臨界時(shí)，堆內(nèi)本底計(jì)數(shù)偏高導(dǎo)致臨界點(diǎn)附近的α測(cè)量值誤差偏大，提供有效、可靠的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)；

3、本發(fā)明一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明試驗(yàn)中測(cè)量得到的瞬發(fā)中子衰減曲線圖；

圖2為本發(fā)明試驗(yàn)中測(cè)量得到棒位與瞬發(fā)中子衰減參數(shù)擬合曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

如圖1至圖2所示，本發(fā)明一種反應(yīng)堆測(cè)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟，

步驟1：確定參加擬合的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α_i的數(shù)據(jù)點(diǎn)n；

步驟2：確定用來(lái)進(jìn)行刻度的控制棒，刻度以H表示，單位cm，根據(jù)提棒程序，將控制棒提升到頂，外圍控制棒調(diào)臨界調(diào)平后保持不動(dòng)，然后將控制棒分n步均勻下插到底，每下插一個(gè)H_i棒位測(cè)得一個(gè)對(duì)應(yīng)的α_i值，n為大于零的自然數(shù)；

步驟3：每當(dāng)控制棒下插到H_i棒位時(shí)，根據(jù)估算的α_i值大小調(diào)節(jié)脈沖中子的發(fā)射頻率，使得在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，瞬發(fā)中子剛好衰減完畢而緩發(fā)中子趨于本底，利用測(cè)量曲線根據(jù)最小二乘法擬合得到一個(gè)α_i值，重復(fù)第一步和第二步，直至控制棒下插到底測(cè)量完n個(gè)α_i數(shù)據(jù)點(diǎn)；

步驟4：根據(jù)α法反應(yīng)性測(cè)量原理，ρ＝(α-α₀)/α₀，其中，α、α₀為瞬發(fā)中子衰減參數(shù)，單位為s^-1；ρ為反應(yīng)性，單位為β_eff；控制棒插入到H_i棒位時(shí)對(duì)應(yīng)的價(jià)值為：

步驟5：假設(shè)控制棒整棒價(jià)值為ρ_H,則ρ_Hi和ρ_H之間滿足以下關(guān)系：

步驟6：將式(1)代入式(2)，整理后得到α_i對(duì)應(yīng)的計(jì)算值表達(dá)式為：

步驟7：令測(cè)量值α_i與計(jì)算值之間的殘差平方和函數(shù)為R：

步驟8：當(dāng)α_i與之間的殘差平方和最小時(shí)，對(duì)應(yīng)函數(shù)R的待定參數(shù)α₀、ρ_H偏導(dǎo)數(shù)為零，

步驟9：將式(4)分別代入式(5)、式(6)，整理后得到兩個(gè)關(guān)于α₀、ρ_H的方程，

步驟10：將方程(7)中的ρ_H解出，代入方程(8)整理后得到一個(gè)關(guān)于α₀的一元二次方程：

Aα₀²+Bα₀+C＝0 (9)

其中，系數(shù)A、B、C分別等于：

步驟11：將測(cè)量數(shù)據(jù)(H_i,α_i)分別代入式(10)、式(11)、式(12)，得到系數(shù)A、B、C后解方程(9)即得到所求的α₀。

為驗(yàn)證本專利提出的反應(yīng)堆反應(yīng)性測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α₀數(shù)據(jù)處理的有效性，使用中國(guó)核動(dòng)力院18-5臨界裝置試驗(yàn)過(guò)程中為確定瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α₀而采集的一組數(shù)據(jù)，分析每一個(gè)下降棒位H_i處BF3探測(cè)器計(jì)數(shù)曲線，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)滑移迭代擬合方法處理得到相應(yīng)的α_i。

該方法包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)堆芯對(duì)稱性布置BF3探測(cè)器和中子管，將其按軸對(duì)稱方式安裝在活性區(qū)外圍的水反射層內(nèi)；

步驟二、臨界基準(zhǔn)點(diǎn)α_c的確定：根據(jù)堆芯對(duì)稱性和提棒程序，選擇用于刻度α_c的控制棒，將其提升到頂，用外圍控制棒調(diào)臨界調(diào)平；

步驟三、分步下降中心刻度棒，其他控制棒棒位保持不變，調(diào)節(jié)脈沖中子發(fā)生器的發(fā)射頻率，使得在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，瞬發(fā)中子衰減完畢，緩發(fā)中子維持在本地水平，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，直到測(cè)量曲線的信噪比滿足試驗(yàn)要求停止測(cè)量；

步驟四、觀察測(cè)量曲線的緩發(fā)中子本底區(qū)域，取衰減曲線末端波動(dòng)較小的N道計(jì)數(shù)的平均值作為緩發(fā)中子本底計(jì)數(shù)B；

步驟五、扣除衰減曲線上每道的緩發(fā)中子本底計(jì)數(shù)B，在衰減曲線前端選擇合適的起始道N₁和終止道N₂，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)滑移迭代擬合方法處理計(jì)算該下降棒位H_i處的α_i；

步驟六、重復(fù)步驟三到步驟五，分別確定每一個(gè)下降棒位H_i處的瞬發(fā)中子衰減參數(shù)α_i，直至H棒下插到底測(cè)量完n個(gè)(H_i,α_i)數(shù)據(jù)點(diǎn)；

步驟七、將n個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)(H_i,α_i)輸入根據(jù)前述算法編制好的程序，得到系數(shù)A、B、C后解方程(9)即得到所求的α₀。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。