已运行核电厂的控制棒再布置方法、系统

技术领域

本发明涉及核电设计领域，尤其涉及一种已运行核电厂的控制棒再布置方法、系统。

背景技术

核反应堆堆芯设计是核电站的关键设计内容之一，核反应堆堆芯设计的主要任务是从核反应堆物理的角度提供满足压水堆核电站总体设计要求的核反应堆堆芯，包括确定燃料组件/控制棒/探测器数目、燃料组件/控制棒/探测器在核反应堆堆芯的布置等。其中，控制棒由吸收中子的材料做成，可控制链式反应的速率在一个预定的水平上。

当核电厂在运行多个循环(多年)后，电厂因某种原因(例如燃料管理)实施了改造，该改造将对电厂堆芯功率分布造成了影响，在这种情况下，如果不对控制棒的布置结构做调整，可能会降低控制棒的总价值或影响控制棒的功率控制能力，从而降低电厂的安全性及电厂运行的能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，现有技术存在的在对堆芯进行了影响堆芯功率分布的改造后会降低控制棒的总价值或影响控制棒的功率控制能力的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种已运行核电厂的控制棒再布置方法，包括：

步骤S10.分别获取堆芯在新模式下及旧模式下的功率径向分布信息；

步骤S20.根据所述功率径向分布信息，分别对堆芯的各径向区域内的燃料组件在新模式下的功率与旧模式下的功率进行比较；

步骤S30.根据比较结果，对不同径向区域的至少两个控制棒组进行堆内位置互换或进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，和/或，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

优选地，所述控制棒组的类型包括：黑体棒组、灰体棒组；

所述堆芯的各径向区域包括：外圈、中间环、内圈。

优选地，在所述步骤S30中，若堆芯外圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降，则按下列其中一种方式或两种及以上方式的组合，对至少两个控制棒组进行互换：

将堆芯外圈的至少一个黑体棒组与堆芯中间环或内圈的至少一个灰体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值；

将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或内圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或内圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的其中一部分棒束与堆芯中间环或内圈的至少一个灰体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以及，将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的另一部分棒束与堆芯中间环或内圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

优选地，在所述步骤S30中，若堆芯内圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降，则按下列其中一种方式或两种及以上方式的组合，对至少两个控制棒组进行互换：

将堆芯内圈的至少一个黑体棒组与堆芯中间环或外圈的至少一个灰体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值；

将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或外圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或外圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的其中一部分棒束与堆芯中间环或外圈的至少一个灰体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以及，将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的另一部分棒束与堆芯中间环或外圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

优选地，所述堆芯包括：121堆芯、157堆芯、177堆芯、193堆芯、241堆芯。

优选地，在所述堆芯为157堆芯时，所述步骤S30包括：

若堆芯外圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降，则按下列其中一种方式或两种及以上方式的组合，对至少两个控制棒组进行互换：

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的G2控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值；

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的SB控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯内圈的SD控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的N2控制棒组的其中4束控制棒束与堆芯中间环的G1控制棒组进行堆内位置互换，以及，将堆芯外圈的N2控制棒组的另外4束控制棒束与堆芯中间环的SC控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

本发明构造一种已运行核电厂的控制棒再布置系统，包括：

功率获取模块，用于分别获取堆芯在新模式下及旧模式下的功率径向分布信息；

功率比较模块，用于根据所述功率径向分布信息，分别对堆芯的各径向区域内的燃料组件在新模式下的功率与旧模式下的功率进行比较；

控制棒互换模块，用于根据比较结果，对不同径向区域的至少两个控制棒组进行堆内位置互换或进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，和/或，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

优选地，所述控制棒组的类型包括：黑体棒组、灰体棒组；

所述堆芯的各径向区域包括：外圈、中间环、内圈。

优选地，所述堆芯包括：121堆芯、157堆芯、177堆芯、193堆芯、241堆芯。

优选地，所述控制棒互换模块，用于在堆芯外圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降时，按下列其中一种方式或两种及以上方式的组合，对至少两个控制棒组进行互换：

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的G2控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值；

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的SB控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯内圈的SD控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的N2控制棒组的其中4束控制棒束与堆芯中间环的G1控制棒组进行堆内位置互换，以及，将堆芯外圈的N2控制棒组的另外4束控制棒束与堆芯中间环的SC控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

在本发明所提供的技术方案中，当发生因对堆芯改造(模式改变)而影响核电厂堆芯功率分布的情况时，在不改变核电厂原有控制棒布置位置的情况下，通过对该电厂各种类型控制棒进行再布置来使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，和/或，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力，从而实现控制棒功能的匹配及优化，以获得更多的运行及安全裕量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明已运行核电厂的控制棒再布置方法实施例一的流程图；

图2是本发明一个实施例中堆芯径向分区的示意图；

图3是新旧模式下的堆芯径向功率分布示意图；

图4是本发明已运行核电厂的控制棒再布置系统实施例一的逻辑结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先说明的是，在压水堆核电厂内，需要使用控制棒来控制链式反应的速率在一个预定的水平。从功能上分，控制棒分为以下两大类：控制棒组、停堆棒组，而控制棒组又可再细分为功率补偿棒组和温度调节棒组两类。其中，功率补偿棒组用于补偿负荷变化时的反应性变化；温度调节棒组用于调节堆芯平均温度，补偿反应性的细微变化和控制轴向功率分布；停堆棒组用于在反应堆需要紧急停堆情况下，停堆棒组和控制棒组全部落入堆芯，以确保反应堆停堆所必需的负反应性。从材料上分，控制棒又分为以下两大类：黑体棒组(黑棒)、灰体棒组(灰棒)，而且，每束黑体棒组件由24根Ag-In-Cd棒组成，每束灰体棒组件由8根Ag-In-Cd棒及16根不锈钢棒组成，由于灰体棒组件中有16根棒从中子强吸收体Ag-In-Cd材料换成了弱吸收材料不锈钢棒，当布置在堆芯同样位置时其控制棒价值通常会比黑体棒小很多。

另外，还需说明的是，控制棒的价值(对堆芯反应性的影响)除了与控制棒组件的材料有关外，还与相应位置的燃料组件的功率有关，而且，对于某一确定的控制棒，该位置控制棒的价值Δρ与该位置的燃料组件的功率近似有以下关系：

Δρ∝Δ(P/kΣf)

其中，P为该位置的燃料组件的平均功率；kΣf为单位裂变能*裂变截面。

而且，根据反应堆物理中子价值理论，控制棒的价值与中子注量率密度的平方Φ

在核电厂运行之前，通过对控制棒的类型及堆芯内布置进行初始设计来使控制棒在堆芯运行时按此布置结构进行链式反应控制。当核电厂运行多年后，若对堆芯进行了影响核电厂堆芯功率分布的改造(例如，进行燃料管理模式的改造)，则可针对这种改变造成的影响，对核电厂各种类型控制棒的布置进行匹配性设计，以实现新模式下的控制棒优化设计及使用。

图1是本发明已运行核电厂的控制棒再布置方法实施例一的流程图，该实施例的控制棒再布置方法包括以下步骤：

步骤S10.分别获取堆芯在新模式下及旧模式下的功率径向分布信息；

在该步骤中，可通过专用的核电设计软件来获取堆芯的功率径向分布信息。另外，堆芯例如可为：121堆芯、157堆芯、177堆芯、193堆芯、241堆芯等。

步骤S20.根据所述功率径向分布信息，分别对堆芯的各径向区域内的燃料组件在新模式下的功率与旧模式下的功率进行比较；

在该步骤中，关于堆芯的各径向区域，可预先将堆芯径向区域划分为多个区域，例如，如图2所示，可将堆芯径向区域划分为内圈、中间环及外圈，即，堆芯的各径向区域包括：内圈Q1、中间环Q2、外圈Q3。

步骤S30.根据比较结果，对不同径向区域的至少两个控制棒组进行堆内位置互换或进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，和/或，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

通过该实施例的技术方案，当发生因对堆芯改造(模式改变)而影响核电厂堆芯功率分布的情况时，在不改变核电厂原有控制棒布置位置的情况下，通过对该电厂各种类型控制棒进行再布置来使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，和/或，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力，从而实现控制棒功能的匹配及优化，以获得更多的运行及安全裕量。

进一步地，在步骤S30中，若堆芯外圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降，则按下列其中一种方式或两种及以上方式的组合，对至少两个控制棒组进行互换：

方式11.将堆芯外圈的至少一个黑体棒组与堆芯中间环或内圈的至少一个灰体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值。在该互换方式中，由于最外圈燃料组件的功率下降，最外圈控制棒的价值也将下降，此时，若将其与布置在堆芯中间环或内圈的灰体棒互换位置，则黑体棒的价值将大幅提升，而灰体棒的价值本来较小，换到最外圈后其价值下降幅度将小于黑体棒的价值提升幅度，由此，整个堆芯的全部控制棒组件的总价值将得到提升，由控制棒价值提供的堆芯停堆裕量也将提高，提升了电厂安全性。

方式12.将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或内圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，由于最外圈燃料组件的功率下降，其控制棒价值也将显著下降，此时，如将其与布置在堆芯内圈或中间环的黑体棒互换位置，由于两者均是黑体棒，互换后整个堆芯的全部控制棒组件的总价值没有改变，但用于功率补偿棒组的控制棒价值提升后，将可提供更多的功率控制能力，提升了电厂运行的能力。

方式13.将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或内圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，参考上述互换方式方式12的理由，虽然互换后整个堆芯的全部控制棒组件的总价值没有改变，但用于功率补偿棒组的控制棒价值提升后，将可提供更多的功率控制能力，提升了电厂运行的能力；

方式14.将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的其中一部分棒束与堆芯中间环或内圈的至少一个灰体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以及，将堆芯外圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的另一部分棒束与堆芯中间环或内圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，参考上述互换方式方式11及方式12的效果，整个堆芯全部控制棒组件的总价值将得到一定提升，同时，用于功率补偿棒组的控制棒价值提升后，将可提供更多的功率控制能力。

进一步地，在步骤S30中，若堆芯内圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降，则按下列其中一种方式或两种及以上方式的组合，对至少两个控制棒组进行互换：

方式21.将堆芯内圈的至少一个黑体棒组与堆芯中间环或外圈的至少一个灰体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值。在该互换方式中，由于最内圈燃料组件的功率下降，最内圈控制棒的价值也将下降，此时，若将其与布置在堆芯中间环或外圈的灰体棒互换位置，则黑体棒组的价值将大幅提升，而灰体棒的价值本来较小，换到最内圈后其价值下降幅度将小于黑体棒的价值提升幅度，由此，整个堆芯的全部控制棒组件的总价值将得到提升，由控制棒价值提供的堆芯停堆裕量也将提高，提升了电厂安全性。

方式22.将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或外圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，由于最内圈燃料组件的功率下降，其控制棒价值也将显著下降，此时，如将其与布置在堆芯外圈或中间环的黑体棒互换位置，由于两者均是黑体棒，互换后整个堆芯的全部控制棒组件的总价值没有改变，但用于功率补偿棒组的控制棒价值提升后，将可提供更多的功率控制能力，提升了电厂运行的能力。

方式23.将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组与堆芯中间环或外圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，参考上述互换方式22的理由，虽然互换后整个堆芯的全部控制棒组件的总价值没有改变，但用于功率补偿棒组的控制棒价值提升后，将可提供更多的功率控制能力，提升了电厂运行的能力。

方式24.将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的其中一部分棒束与堆芯中间环或外圈的至少一个灰体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以及，将堆芯内圈的至少一个用于功率控制的黑体棒组的另一部分棒束与堆芯中间环或外圈的至少一个用于停堆控制的黑体棒组的相应棒束进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，参考上述互换方式21及22的效果，整个堆芯全部控制棒组件的总价值将得到一定提升，同时，用于功率补偿棒组的控制棒价值提升后，将可提供更多的功率控制能力。

图2是本发明一个实施例中堆芯径向分区的示意图，在该实施例中，堆芯为157堆芯，初始设计的控制棒的类型及堆芯内布置如图所示，其中，功率补偿棒组包括G1(4束灰棒)、G2(8束灰棒)、N1(8束黑棒)、N2(8束黑棒)；温度调节棒组为8束黑棒构成的R棒组；停堆棒组由25束黑棒组成：5束SA棒组、8束SB棒组、4束SC棒组和8束SD棒组。即，控制棒组件在堆芯中的数目为61束，其中，黑体棒(或黑棒)49束，灰体棒(或灰棒)12束。而且，该157堆芯的径向区域上划分有内圈Q1、中间环Q2、外圈Q3。

假设该核电厂因提升燃料及电厂经济性进行了燃料管理改造，例如，从最初始的年度换料、外-内(out-in，新燃料组件入堆循环先布置在堆芯外圈，后续循环往堆芯中间或内圈布置)方式优化为18个月换料、内-外(in-out，新燃料组件入堆循环先布置在堆芯中间环或内圈，后续循环往堆芯外圈或中间环布置)方式。在改造前(新燃料组件外-内方式布置)，由于新燃料组件反应性大，布置在堆芯外圈时，最外圈组件功率一般约在0.8左右(堆芯所有组件平均值为1.0，因此中间环、内圈组件功率一般会大于1.0)；在改造后(新组件内-外方式布置)，由于新燃料组件先布置在堆芯中间环或内圈，最外圈燃料组件功率将下降，一般降到约0.4左右(由于堆芯所有组件平均值为1.0，相应地，中间环、内圈组件功率则会比改造前的外-内方式要高)。由此，该电厂堆芯功率的径向分布在内-中间-外圈之间在改造前后发生了改变。例如，参见图3所示的堆芯径向功率分布示意图，图中横坐标原点为堆芯中心点(对应图2中H08位置)的相对功率，横坐标轴代表堆芯径向距离(单位m)，纵坐标轴单位为相对功率值，曲线L1代表旧模式下的堆芯径向功率(相对功率)、曲线L2代表新模式下的堆芯径向功率(相对功率)。

在堆芯外圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降的情况下，则可结合图2按下列方式对至少两个控制棒组进行互换：

方式31.将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的G2控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值。在该互换方式中，N2控制棒组(8束黑棒)原布置在最外圈，由于最外圈燃料组件的功率将显著下降，其控制棒价值也将显著下降，此时，如将其与布置在堆芯中间环的G2控制棒组(8束灰棒)互换位置，则N2控制棒组(8束黑棒)的价值将大幅提升，而G2控制棒组(8束灰棒)由于是灰体棒，其价值本来较小，换到最外圈后其价值下降幅度将小于N2控制棒组(8束黑棒)的价值提升幅度，由此，整个堆芯61束控制棒组件的总价值将得到提升，进而由控制棒价值提供的堆芯停堆裕量也将提高，提升了电厂安全性。

方式32.将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的SB控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，N2控制棒组(8束黑棒)原布置在最外圈，由于最外圈的燃料组件功率将显著下降，其控制棒价值也将显著下降，此时，如将其与布置在堆芯中间环的SB控制棒组互换位置，则N2控制棒组的价值将大幅提升，而SB控制棒组由于同样是黑体棒，互换后整个堆芯61束控制棒组件的总价值没有改变。但用于功率补偿棒组的N2控制棒组的价值提升后，将可提供更多的功率控制能力，提升了电厂运行的能力。另外，需说明的是，由于N2与SB两组控制棒组都是黑棒，可不互换位置，只在控制棒机柜及仪控系统中进行功能控制逻辑互换的调整。

方式33.将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯内圈的SD控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，参考上述互换方式32的理由，互换后整个堆芯61束控制棒组件的总价值没有改变。但用于功率补偿棒组的N2控制棒组的价值提升后，将可提供更多的功率控制能力，提升了电厂运行的能力。

方式34.将堆芯外圈的N2控制棒组的其中4束控制棒束与堆芯中间环的G1控制棒组进行堆内位置互换，以及，将堆芯外圈的N2控制棒组的另外4束控制棒束与堆芯中间环的SC控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。在该互换方式中，参考上述互换方式31及32的效果，整个堆芯全部控制棒组件的总价值将得到一定提升，同时，用于功率补偿棒组的控制棒价值提升后，将可提供更多的功率控制能力。

应理解，互换的方式还有很多，不一一示例。而且，示例中的互换，不涉及控制棒驱动杆、控制棒与上栅格板相对位置及压力容器顶盖开孔位置的改动，只涉及堆内位置的互换及控制棒机柜及仪控系统等的调整。

图4是本发明已运行核电厂的控制棒再布置系统实施例一的逻辑结构图，该实施例的控制棒再布置系统包括：功率获取模块10、功率比较模块20和控制棒互换模块30，其中，功率获取模块10用于分别获取堆芯在新模式下及旧模式下的功率径向分布信息；功率比较模块，用于根据所述功率径向分布信息，分别对堆芯的各径向区域内的燃料组件在新模式下的功率与旧模式下的功率进行比较；控制棒互换模块，用于根据比较结果，对不同径向区域的至少两个控制棒组进行堆内位置互换或进行功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，和/或，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

进一步地，控制棒组的类型包括：黑体棒组、灰体棒组，当然，还可包括其它类型。而且，堆芯包括：121堆芯、157堆芯、177堆芯、193堆芯、241堆芯等。

在一个具体实施例中，对于157堆芯，堆芯的各径向区域包括：外圈、中间环、内圈。而且，控制棒互换模块30用于在堆芯外圈的燃料组件在新模式下的功率相对在旧模式下的功率下降时，按下列其中一种方式或两种及以上方式的组合，对至少两个控制棒组进行互换：

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的G2控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值；

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯中间环的SB控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的N2控制棒组与堆芯内圈的SD控制棒组进行堆内位置互换或功能控制逻辑互换，以使堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力；

将堆芯外圈的N2控制棒组的其中4束控制棒束与堆芯中间环的G1控制棒组进行堆内位置互换，以及，将堆芯外圈的N2控制棒组的另外4束控制棒束与堆芯中间环的SC控制棒组进行堆内位置互换，以使堆芯在新模式下的控制棒总价值大于在旧模式下的控制棒总价值，以及，堆芯在新模式下的功率控制能力大于在旧模式下的功率控制能力。

在上述实施例中，在进行影响核电厂堆芯功率分布的改造后，通过上述实施例的技术方案，可在不改变核电厂现有控制棒布置位置的情况下，对该电厂各种类型控制棒进行再布置，实现控制棒功能的匹配及优化，获得更多的运行及安全裕量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。