蒙特卡罗共轭输运法计算堆外探测器三维空间响应函数

堆外中子探测器的读数包含有堆芯功率分布的信息,探测器读数与堆芯功率分布之间的联系可由探测器空间响应函数建立.准确的堆外探测器三维空间响应函数是实现由堆外探测器读数重构出堆芯功率分布的关键之一.本文利用蒙特卡罗程序(MCNP),采用共轭输运的计算方法,以压水堆为例,计算分析堆外探测器的三维空间响应函数,并与以往二维离散纵标法的计算结果进行比较.结果表明采用三维计算是必要的,而蒙特卡罗共轭输运法可以方便地实现三维复杂几何下的空间响应函数计算.     

正则化径向基函数神经网络在堆芯轴向功率分布重构中的应用

将正则化径向基函数(RBF)神经网络应用于堆芯轴向功率分布重构,通过6节堆外中子探测器的读数值重构堆芯轴向功率分布。使用ACP-100模块式小堆的7740套功率分布以及对应的模拟堆外探测器读数,对RBF神经网络重构方法进行了验证,结果表明:正则化RBF神经网络重构方法可以精确地重构出堆芯轴向功率分布,并且具有良好的鲁棒性,可以克服功率分布重构问题所固有的不适定性。     

BEACON堆芯在线监测系统概述

历经20多年的发展,堆芯在线监测系统的核心技术在国际上的发展已趋于成熟,但国内仍无可与之相比的综合系统。通过对全球应用最广泛的堆芯监测系统--BEACON进行调研分析,为自主研发此类系统提供技术指引。BEACON利用堆外中子探测器、堆芯出口热电偶、堆内可移动探测器的测量数据,进行堆芯监视、测量数据分析以及预测。在节点均匀的假设下,以有效快中子群（EFG）模型简化扩散方程求解,再用格林函数对全堆芯插值,最后利用样条函数拟合探测器数据,给出较为准确的堆芯功率分布。BEACON的显著技术特点包括能进行非稳态下的堆芯监测,引用节点展开法（NEM）增加堆芯功率重构的准确性,以及使用单点校准技术增加两次全堆校准间的间隔。     

Primavera6.0在核电厂设计进度中的应用探索

通过简化假设,分析了中子传输矩阵的物理意义,推导出中子传输矩阵数学模型,并利用以往的数据进行了验证.同时根据矩阵的共轭梯度算法理论,研究利用堆外核探测器系统(RPN)的功率量程通道(PRC)6节电离室信号及堆内中子通量测量系统(RIC)获得的堆内通量分布信号计算中子传输矩阵的方法. 这种算法得到的中子传输矩阵,可以植入冷却剂丧失(LOCA)监测系统(LSS系统).通过LSS系统可以实 时监测堆芯轴向功率分布,进而监测堆芯轴向线功率密度.     

中子传输矩阵研究

通过简化假设,分析了中子传输矩阵的物理意义,推导出中子传输矩阵数学模型,并利用以往的数据进行了验证.同时根据矩阵的共轭梯度算法理论,研究利用堆外核探测器系统(RPN)的功率量程通道(PRC)6节电离室信号及堆内中子通量测量系统(RIC)获得的堆内通量分布信号计算中子传输矩阵的方法.这种算法得到的中子传输矩阵,可以植入冷却剂丧失(LOCA)监测系统(LSS系统);通过LSS系统可以实时监测堆芯轴向功率分布,进而监测堆芯轴向线功率密度.     

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。     

堆外探测器读数与堆内功率分布的关系研究

通常认为堆外探测器读数与反应堆总功率之间存在正比关系,这其实很不合理,在实际运行过程中会出现很大的偏差。堆芯功率分布和堆外探测器读数的映射关系可以通过空间响应函数来更好地表达。论文介绍了空间响应函数的计算方法,压水堆的堆外探测器空间响应函数的特点、影响因素,以及其在反应堆功率重构中作用。     

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。     

CAP1000核电厂堆外探测器响应函数计算方法研究

堆外探测器响应函数代表了堆芯活性区各组件对堆外探测器读数的贡献,反映了堆芯功率分布与探测器读数的关系。本文利用二维离散纵标法(SN)程序 DORT,研究其共轭输运方法,建立 CAP1000反应堆模型,分析其堆外探测器径向和轴向响应函数及其特性,并与采用 DORT 程序正向输运计算的结果进行比较。研究表明,共轭输运方法可以极大简化计算量,且计算结果与正向输运方法结果符合较好。     

CAP1000核电厂堆外探测器响应函数计算方法研究

堆外探测器响应函数代表了堆芯活性区各组件对堆外探测器读数的贡献,反映了堆芯功率分布与探测器读数的关系。本文利用二维离散纵标法(S_N)程序DORT,研究其共轭输运方法,建立CAP1000反应堆模型,分析其堆外探测器径向和轴向响应函数及其特性,并与采用DORT程序正向输运计算的结果进行比较。研究表明,共轭输运方法可以极大简化计算量,且计算结果与正向输运方法结果符合较好。     

堆外核仪表系统(RPN)的预设效验系数理论计算

用蒙特卡罗方法及程序模拟给出了某核电厂堆内各组件(节块)对堆外探测器的响应矩阵。通过响应矩阵算出堆外探测器各节电流及堆外核仪表系统(RPN)刻度系数,进而得到堆芯热功率水平(Pr)及堆芯轴向功率偏差(△I)。过不同循环、不同氙振荡理论计算与实验对比,表明数值模拟是可行的,计算结果完全满足精度要求。     

SOMPAS系统在线监测功能开发

堆芯在线监测系统是三代核电站反应堆重要的运行支持系统。堆芯在线监测、预测与分析系统(SOMPAS)集成先进的堆芯中子学与热工-水力学求解引擎,利用堆内中子探测器响应电流等电厂测量数据,在线监测堆芯功率分布及安全裕量,为反应堆的运行提供有效的指导。本文介绍了SOMPAS系统监测功能的基本方法与验证情况,通过数值模拟与测试,验证了SOMPAS系统监测功能可获得可靠的计算结果,满足预期要求。     

高温气冷堆堆外探测器空间响应函数的计算和特性分析

建立高温气冷堆核电厂示范工程( HTR-PM)反应堆堆外探测器空间响应函数的计算模型.基于共轭输运理论,分别使用蒙特卡罗程序( MCNP)和三维离散纵标(SN)程序TORT计算高温气冷堆堆外探测器空间响应函数.对堆外探测器空间响应函数主要特性的分析及对2种计算结果的比较表明:SN程序TORT的计算结果和MCNP的计算结果一致;基于共轭中子输运理论建立堆外探测器读数和堆芯功率分布的映射关系(探测器空间响应函数)可行;MCNP的计算效率较低,得到三维分布的空间响应函数存在较大的统计误差;堆外探测器读数主要由正对探测器的堆芯局部区域的高能中子产生.     

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。     

钒自给能探测器中子响应计算方法

钒自给能探测器被广泛用作核动力反应堆的堆内固定式探测器,为堆芯中子注量率分布测量连续不断地提供信息。研究钒自给能探测器的响应电流计算方法,为堆芯在线功率分布监测与探测器设计优化提供理论依据。首先描述钒自给能探测器的响应机理与特性,然后基于Warren提出的理论模型,详细介绍中子响应电流控制方程及电子逃脱概率的计算方法,最后根据公开报道的典型钒探测器规格与实验数据进行数值模拟分析。结果显示,单位长度热中子灵敏度计算值与测量值相对偏差在±5%以内,论证了该方法的有效性与计算精度。     

CARR核测量系统设计

核测量系统是CARR仪表控制系统重要的组成部分,该系统监测CARR堆芯外中子注量率并向保护系统、ATWS缓解系统、功率调节系统等提供功率水平信号。本文阐述CARR核测量系统的设计,介绍CARR核测量系统的系统结构、堆外探测器、监测装置和技术特点。     

基于谐波展开法的压水堆堆芯功率分布在线监测

采用谐波展开法进行堆芯三维功率分布的在线监测,将堆芯三维功率分布用中子扩散方程的谐波进行展开,并利用堆内探测器读数信息进行展开系数的求解;采用非线性半解析节块法结合Krylov子空间法进行全堆芯谐波的求解,其计算时间约为采用细网差分法结合Krylov子空间法求解的1/100。基于谐波展开法理论开发堆芯三维堆芯功率分布在线监测系统NECP-ONION,采用国内典型压水堆电厂实测数据对该系统进行验证。结果表明,组件平均功率的在线监测系统重构值与电厂测量值之间均方根误差小于2%,基于谐波展开法开发的在线监测系统具有很高的计算精度。     

钠冷驻波堆堆芯概念设计研究

采用自开发程序开展了钠冷驻波堆堆芯概念设计研究,为降低内堆芯功率峰,堆芯采用径向分区设计;为控制径向功率分布,采用由内向外的倒料策略。采用MCNP-ORIGEN耦合程序MCORE开展堆芯物理分析,研究结果表明:约30个倒料循环后堆芯及其各位置燃料组件达到稳态,反应性和增殖系数只随倒料波动;功率和中子注量率主要集中在内堆芯中间区域,呈"M"型分布,功率峰较低;239Pu核密度在内堆芯沿径向从内到外逐渐升高,裂变产物核密度分布与238U核密度分布相反;堆芯平衡循环卸料燃耗约27.6%,最大卸料燃耗达到29.3%。     

在线监测压水堆堆芯功率分布的谐波展开法

压水堆堆芯的功率分布可由中子扩散方程的高阶谐波线性展开,结合中子探测器的读数,可实现反应堆堆芯功率分布的实时监测。监测精度由探测器的精度以及参考堆芯与反应堆真实状态的相似度共同决定。由于反应堆运行状态具有复杂性和多样性,本文提出通过模拟反应堆的各种运行状态,并计算其高阶谐波,建立具有代表性的反应堆状态谐波数据库,对反应堆的功率进行在线监测的方法。应用大亚湾核电站1号机组的测量数据对该方法的监测精度进行验证的结果表明,监测误差均在±3%以内,满足工程要求。     

径向步进倒料行波堆的数值研究

行波堆是一种可实现自持增殖-燃耗的新概念快堆,它可直接使用天然铀、贫铀、钍等可转换核材料,实现非常高的燃料利用率。基于行波堆的原理,提出了具有现实应用价值的径向步进倒料行波堆的概念,并将其与典型钠冷快堆的设计相结合,采用数值方法对由外而内的径向步进行波堆二维渐近稳态特性进行了研究。计算结果表明:渐近keff随倒料循环周期近似抛物线分布,而渐近燃耗随倒料循环周期线性增长,满足临界条件的倒料循环周期中最大燃耗可达38%;堆芯功率峰随着倒料循环周期的增长,从燃料卸出区(堆芯中心)向燃料导入区(堆芯外围)移动,功率峰值逐渐降低,在高燃耗情况下,靠近堆芯中心的轴向功率分布呈M形。