燃料组件内精细功率重构方法研究

为提高堆芯工程设计软件的计算精度,本文提出一种精细功率重构方法,即利用节块法求解所获得的横向积分中子通量分布作为逼近条件,采用权重系数法获得组件功率分布的两群17项多项式展开,并基于BW和IAEA2D基准题与13项和21项多项式展开法进行比较。数值计算结果表明,提出的17项多项式展开法相比传统的13项多项式展开法具有更高的计算精度,且计算精度接近21项多项式展开法。     

基于截面偏差的堆芯功率分布重构方法研究

提出了一种将功率偏差归结为组件等效截面偏差的堆芯功率分布重构方法。通过对影响功率分布的各种因素进行分析,引入组件截面偏差从而构造出功率偏差,然后将功率重构转化为一个多极值优化搜索问题。采用全局搜索能力较强的特征统计算法(CSA)对影响因素进行了搜索和复现。以秦山二期核电站2号机组为例,选取氙毒波动和慢化剂温度场变化两个因素进行了测试。结果表明,对于所构造的例题,本方法可成功搜索出影响因素,重构后最大功率偏差从5%降低至0.1%,初步验证了本方法的可行性。     

基于BP神经网络的堆芯三维功率重构方法研究

堆芯功率分布包含了堆芯内的大量信息,由于在反应堆运行过程中无法直接测量堆芯内所有位置的功率,因此需通过其他方法得到堆芯三维功率分布的情况。本文以秦山一期工程为对象,利用堆外中子探测器在不同棒位和不同功率下的计数及BP神经网络对堆芯三维功率分布进行重构计算,并利用REMARK程序对该计算结果进行验证。结果表明,该功率重构方法能在反应堆运行的50%～100%功率范围内,较好地呈现堆芯三维功率分布。     

基于贝叶斯推断的堆芯功率分布重构

基于贝叶斯推断理论,实现了一种有效融合堆内中子探测器实际测量值与中子学理论计算值两类信息的堆芯功率分布重构方法。应用大亚湾核电站1号机组的测量数据对贝叶斯推断方法的功率分布重构精度进行了验证,并将贝叶斯推断方法与卡尔曼滤波方法以及耦合系数法进行了精度对比。验证结果显示,贝叶斯推断方法在整个循环寿期内的均方根误差、最大相对误差、功率峰重构误差分别不大于0.31%、1.64%和0.07%,且重构精度优于卡尔曼滤波方法以及耦合系数法。重构精度以及计算速度表明贝叶斯推断方法有潜力被应用于功率分布在线监测系统。      

基于RBF神经网络的压水堆堆芯三维功率分布方法研究

堆芯三维功率分布的实时监测对核电厂的安全高效运行和控制系统优化均有重大意义。本文利用堆外核测量系统及RBF神经网络构建了一个实时堆芯功率三维分布监测系统,以提高监测的实时性及减小三维功率分布的拟合误差。在300 MW压水堆核电厂全范围仿真机上进行了一系列仿真实验,结果表明,该监测系统能在燃料循环周期的一定燃耗范围内,实时呈现堆芯三维功率分布,并通过几种方法对模型的精度进行了有效改进。     

压水堆核电厂堆芯功率能力验证分析

介绍了压水堆核电厂换料堆芯功率能力验证分析的原理和方法。利用中子学计算程序对换料堆芯正常运行工况（一类工况或工况I）和中等频率事故工况（二类工况或工况II）中可能的堆芯功率分别进行模拟。从反应堆物理和热工水力学的角度论证反映一、二类工况堆芯安全性的线功率密度裕量和偏离泡核沸腾比（DNBR）裕量。从而验证一类工况反应堆运行区域和二类工况超漏、超功率保护限值。本文还给出了大亚湾核电站18个月换料堆芯功率能力验证分析的结果。     

船用反应堆堆芯精细功率重构计算

针对现有船用反应堆安全分析仿真软件不能计算堆芯精细功率分布这一缺陷,开展了堆芯径向和轴向精细功率分布重构计算和分析。采用三次样条插值法对轴向精细功率进行重构计算,采用双线性和双三次插值法对径向精细功率进行重构计算,并与采用细网差分的专业物理程序的计算结果进行比较。结果表明,本工作精细功率重构计算简单、可靠,有较高的精度,对船用反应堆安全运行分析和监督管理具有重要的参考价值。     

逐层面耦合堆芯功率分布扩展计算方法研究

介绍堆芯功率分布扩展的逐层面耦合法理论模型和逐次超松弛迭代求解方程组的方法。利用FORTRAN90语言编制堆芯功率分布扩展程序EXP,然后用大亚湾核电站1号机组第11循环理论计算和实测数据,对扩展计算结果进行敏感性分析和验证。结果表明:该方法利用理论计算功率建立起全堆芯各组件的耦合关系,利用实测功率对全堆芯各组件功率进行求解,进而完成功率分布扩展计算的方法是正确有效的,对测点失效情况有较好的适应性。     

大亚湾核电站堆芯功率分布测量及其处理

大亚湾核电站采用的堆内中子探头测量技术，具有国际上商业核电站８０年代的水平。而其堆外６节电离室测量，在轴向功率的精细化上，则在国际上处于领先地位。相应的测量数据处理，也是国际上商业核电站的成熟技术。这些技术在国内都属首次应用。本文介绍了大亚湾核电站使用的中子通量测量技术，并对测量数据的处理作了详尽的介绍。     

堆芯功率分布重构的两种空间统计性算法

本工作提出两种基于空间统计性理论的堆芯功率分布重构算法：普通克里金方法是一种基于空间自协方差的最优插值法;卡尔曼滤波方法是一种有效结合理论计算与测量数据的数据同化方法。应用秦山第二核电厂3号机组和大亚湾核电站1号机组的测量数据对上述两种方法的功率分布重构精度进行了验证,并与耦合系数法（CECOR）的重构精度进行了比较。结果表明,两种方法的重构误差均满足工程要求,且重构精度优于耦合系数法。     

2D/1D耦合的堆芯实测功率分布快速重构研究

针对三代核电压水堆在线监测系统需要快速准确进行实测3D功率重构的需求,本文提出了一种2D/1D耦合的3D功率重构方法。首先采用耦合系数法对探测器层的功率进行了2D实测功率重构;其次针对每个组件,采用二次样条函数拟合方法进行了轴向1D实测功率重构,最后得到了全堆3D实测功率分布。该方法计算流程简单,占用内存少。针对华龙一号开展的4个典型例题的数值验证结果表明,该方法具备很高的精度,满足三代核电在线监测系统实测功率重构对精度和速度的要求。     

裕量法的堆芯功率能力分析研究

堆芯功率能力分析是在确定的反应堆运行模式下研究堆芯功率分布的控制,以满足核电厂在Ⅰ类工况下电厂机动性要求和Ⅱ类工况时安全性要求。传统的功率能力分析方法,比如综合法或较为先进的三维分析方法,均是计算功率分布相应的关键安全参数,并验证关键安全参数满足相应的设计准则。对于使用在线功率分布监测系统的压水堆,功率能力分析方法计算满足设计准则的最大功率水平。以西屋3DFAC方法为基础,给出裕量法功率能力的计算模型;并采用裕量法进行三门核电厂首循环特定燃耗步的功率能力分析,证明裕量法计算模型的合理性。裕量法计算模型不仅有助于工程设计人员快速掌握AP1000核电厂的功率能力分析方法;同时也为其他具有堆内监测系统的反应堆的堆芯功率能力分析提供参考。     

最小二乘支持向量机在堆芯功率分布重构中的应用

应用最小二乘支持向量机(LS-SVM)进行了堆芯轴向功率分布重构的研究,通过6节堆内中子探测器的信号重构出堆芯轴向18个节块的功率。使用ACP-100模块式小堆的7 740套轴向功率分布对LS-SVM重构算法进行了验证,实验结果表明:LS-SVM算法的重构精度远优于交替条件期望(ACE)算法,且LS-SVM算法具有良好的鲁棒性。     

基于堆外探测实现堆芯功率重构的扰动搜索法

提出一种基于堆外探测数据通过搜索功率扰动变量进行堆芯功率重构的方法。方法研究各扰动因素对功率的影响,建立扰动因素与堆芯功率分布及堆外探测数据的关系,通过编写扩散方程及全局优化算法耦合程序进行计算,得出功率扰动后的分布及扰动因素的分布。分析提升扰动搜索效率的技巧与方法。设定氙振荡和温度场波动的单因素算例及双因素算例对该问题进行验证。双因素算例计算结果表明,堆外探测器所提供数据与堆芯功率扰动前后理论计算数据偏差的均方根可降低两个量级,节块最大功率相对偏差可由6.78%降至0.08%。方法可成功重构出功率分布并找出功率影响因素。     

Pin Power Reconstruction Methods of the Few-Group BWR Core Simulator NEREUS

An improved pin power reconstruction method has been incorporated in the few-group nodal BWR core simulator NEREUS, which is based on the analytic polynomial nodal method. With the analytic polynomial nodal method, accurate node surface fluxes are available, which are used later to reconstruct pin powers. The intranodal homogeneous thermal flux is corrected using a semi-empirical proportional relation between surface transition components of the homogeneous and heterogeneous fluxes. This correction method is effective for BWR calculations, especially for controlled assemblies or mixed loading of off-set assemblies. A unified model accounting for effects of spectral histories, caused by spectral interactions between fuel assemblies and the control blade insertion, was also developed for intranodal burnup correction. The change in pin powers due to the control blade history can be predicted well, without laborious assembly depletion calculations with control blade insertion. R-factors used in critical power ratio calculations are also reconstructed from the pin powers. The NEREUS pin power reconstruction method was verified against heterogeneous multi-assembly depletion calculations.