一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及反应堆控制及保护技术领域，尤其涉及一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法和装置。

背景技术

出于增加经济性及运行灵活性的考虑，核电站一般要求具备延伸运行的能力。一方面，延伸运行可以增加大修停堆窗口安排的灵活性，另一方面，延伸运行能提高燃料的使用效率，增加燃耗深度，提高电厂的经济性。延伸运行通常在寿期末进行，当一回路硼浓度低于10ppm，无法依靠硼稀释获得正反应性后，可通过降低堆芯功率或者降低冷却剂温度引入正反性支持反应堆继续运行。延伸运行期间可通过降低堆芯功率和提升控制棒等方式释放正反应性支持反应堆在超过设计寿期后继续运行。无论是降低功率延伸运行还是提升控制棒延伸运行都会使堆芯功率向堆芯上半部分倾斜，表现为堆芯轴向功率偏移变正，控制不当则容易引发氙震荡，氙震荡最终将导致机组不得不停堆大修。

先进三代核电站轴向通量偏差(Axial flus difference，AFD)控制采用常轴向偏移控制方式，即通过使用特定的轴向偏差控制棒(AO棒)进行堆芯AFD控制，保持堆芯AFD为常数。但是先进三代核电站延伸运行期间会使堆芯功率裕量向堆芯上半部分倾斜，表现为AFD变正，控制不当则容易引发氙震荡，氙震荡最终将导致机组不得不停堆大修。延伸运行期间控制棒处于比较高的棒位，同时在降功率延伸运行期间要保证AO棒不动作，因此无法通过使用AO棒进行AFD控制，需要研究特定的方式进行AFD控制。

发明内容

本发明提供一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法和装置，可以最大限度降低核电站发生氙振荡的可能性，提高堆芯的安全性以及机组延伸运行的安全性。

根据本发明的一方面，提供了一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法，核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法包括：

根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机；

若需要调整，则基于调整后的所述目标轴向通量偏差值对轴向通量偏差控制带进行修改，以使得所述目标轴向通量偏差值维持在所述轴向通量偏差控制带的范围之内。

可选地，所述根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机包括：

当机组的平均温度偏差满足第一预设条件时，等待机组实际轴向功率偏差值大于目标轴向功率偏差值，对目标轴向通量偏差进行调整；

当机组的平均温度偏差满足第二预设条件时，将机组目标轴向功率偏差值调整至当日目标轴向功率偏差值。

可选地，所述根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机之前，还包括：

对机组延伸运行期间每日的轴向通量偏差值进行模拟预测。

可选地，所述对机组延伸运行期间每日的轴向通量偏差值进行模拟预测之后，还包括：

计算机组延伸运行期间堆芯当天的目标轴向通量偏差数值。

可选地，所述运行期间的轴向偏移控制棒的棒位保持在250步，在2步以内进行动作。

可选地，所述轴向通量偏差控制带为目标轴向通量偏差值的+1％—-1％。

可选地，所述第一预设条件为+0.56℃，所述第二预设条件为-0.56℃。

根据本发明的另一方面，提供了一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置，该核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置包括：

调整模块，用于根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机；

调节模块，用于若需要调整，则基于调整后的所述目标轴向通量偏差值对轴向通量偏差控制带进行修改，以使得所述目标轴向通量偏差值维持在所述轴向通量偏差控制带的范围之内。

可选地，核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置还包括：

第一调整单元，用于当机组的平均温度偏差满足第一预设条件时，等待机组实际轴向功率偏差值大于目标轴向功率偏差值，对目标轴向通量偏差进行调整；

第二调整单元，用于当机组的平均温度偏差满足第二预设条件时，将机组目标轴向功率偏差值调整至当日目标轴向功率偏差值。

可选地，核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置还包括：

预测模块，用于对机组延伸运行期间每日的轴向通量偏差值进行模拟预测；

计算模块，用于计算机组延伸运行期间堆芯当天的目标轴向通量偏差数值。

本实施例的技术方案，通过在堆芯无法使用AO棒进行轴向通量偏差控制的情况下，通过调整目标轴向通量偏差值来调整目标轴向通量偏差控制带，确保机组轴向通量偏差值始终保持在目标轴向通量偏差控制带内，以稳定、可控的方式缓慢增长，防止引发发散的氙震荡，提高机组延伸运行的安全性。同时综合考虑了轴向通量偏差控制对平均温度偏差的影响，在有效的进行堆芯轴向通量偏差的控制同时，对平均温度偏差控制起到正面作用，有助于机组状态稳定。本实施例的技术方案解决了现有技术存在的核电站延伸运行期间会使堆芯功率裕量向堆芯上半部分倾斜，控制不当则容易引发氙震荡，氙震荡最终将导致机组不得不停堆大修的问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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。

图1是根据本发明实施例提供的一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例提供的又一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例提供的又一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例提供的一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置的结构示意图；

图5是根据本发明实施例提供的又一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本发明实施例提供的一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法的流程图，参考图1，本发明实施例提供了一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法，核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法包括如下步骤：

S110、根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机。

具体的，当机组的平均温度偏差较高时，需等待机组实际轴向通量偏差值比目标轴向通量偏差值更正时，再进行目标轴向通量偏差值调整，避免因调整目标轴向通量偏差值导致AO棒上提，进一步提升平均温度偏差。当机组的平均温度偏差偏负时，可将机组目标轴向通量偏差值往正的方向调整，使得AO棒在控制堆芯轴向通量偏差的过程中通过上提来提升平均温度偏差。

S120、若需要调整，则基于调整后的目标轴向通量偏差值对轴向通量偏差控制带进行修改，以使得目标轴向通量偏差值维持在轴向通量偏差控制带的范围之内。

可选地，轴向通量偏差控制带为目标轴向通量偏差值的+1％—-1％。具体的，核电站日常运行设置的轴向通量偏差控制带处于目标轴向通量偏差值的﹢1％-﹣1％之间，修改目标轴向通量偏差值后轴向通量偏差控制带也随之改变，达到AO棒不动作的状态下，保证堆芯轴向通量偏差始终保持在控制带内，以稳定、可控的方式缓慢增长。

可选地，运行期间的轴向偏移控制棒的棒位保持在250步，在2步以内进行动作。具体的，整个延伸运行期间AO棒棒位保持在250步，在2步以内进行动作，以确保AFD在正常波动的过程中进行控制，防止引发发散的氙震荡。

堆芯的轴向通量偏差值保持在一个比较窄的控制带内运行，因此，堆芯正常运行过程中通过上提和下插AO棒来控制堆芯AFD在控制带内，然而机组降功率和提棒延伸运行期间，需要保持AO棒不动作，同时控制堆芯的AFD在运行带内，使其以稳定可控的方式缓慢增长，且始终保持在控制带内，确保机组的安全。这种控制方式可最大限度降低核电站发生氙振荡的可能性，提高堆芯的安全性。

本方案基于三代核电寿期末降功率和提升控制棒的延伸运行方式，在AO棒不动作的情况下，可通过修改机组的目标AFD值进而修改AFD控制带来进行堆芯AFD控制，本方案同时综合考虑了AFD控制对平均温度偏差的影响，整个控制策略的结果是在有效的进行堆芯AFD的控制同时，对平均温度偏差控制起到正面作用，有助于机组状态稳定。目前全球在运行的三代核电站仅有四台，当前未见到有针对三代核电寿期末延伸运行过程中的AFD控制研究，本方案可填补三代核电寿期末延伸运行AFD控制的行业空白。

本实施例的技术方案，通过在堆芯无法使用AO棒进行轴向通量偏差控制的情况下，通过调整目标轴向通量偏差值来调整目标轴向通量偏差控制带，确保机组轴向通量偏差值始终保持在目标轴向通量偏差控制带内，以稳定、可控的方式缓慢增长，防止引发发散的氙震荡，提高机组延伸运行的安全性。同时综合考虑了轴向通量偏差控制对平均温度偏差的影响，在有效的进行堆芯轴向通量偏差的控制同时，对平均温度偏差控制起到正面作用，有助于机组状态稳定。本实施例的技术方案解决了现有技术存在的核电站延伸运行期间会使堆芯功率裕量向堆芯上半部分倾斜，控制不当则容易引发氙震荡，氙震荡最终将导致机组不得不停堆大修的问题。

图2是根据本发明实施例提供的又一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法的流程图，参考图2，可选地，S110、根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机具体包括如下步骤：

S111、当机组的平均温度偏差满足第一预设条件时，等待机组实际轴向功率偏差值大于目标轴向功率偏差值，对目标轴向通量偏差进行调整；

S112、当机组的平均温度偏差满足第二预设条件时，将机组目标轴向功率偏差值调整至当日目标轴向功率偏差值。

具体的，可选地，第一预设条件为+0.56℃，第二预设条件为-0.56℃。通过判断机组的平均温度偏差来确定目标轴向通量偏差值的调整时机。当机组的平均温度偏差较高时，即接近+0.56℃时，需等待机组实际轴向功率偏差值比目标轴向功率偏差值更正时，再进行目标轴向功率偏差值的调整，避免因调整目标轴向功率偏差值导致AO棒上提，进一步提升平均温度偏差。当机组的平均温度偏差偏负时，即接近-0.56℃时，可将机组目标轴向功率偏差值往正的方向调整，使得AO棒在控制堆芯轴向通量偏差过程中通过上提来提升平均温度偏差。

图3是根据本发明实施例提供的又一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法的流程图，参考图3，可选地，核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法还包括：

S210、对机组延伸运行期间每日的轴向通量偏差值进行模拟预测。

具体的，依托三代核电站的在线堆芯监测系统进行延伸运行过程中的每日的轴向通量偏差值进行模拟预测分析，分析结果显示机组降功率和提棒延伸运行期间堆芯的轴向通量偏差值每天以0.5％-1％的量级增长。

S220、计算机组延伸运行期间堆芯当天的目标轴向通量偏差数值。

具体的，机组延伸运行期间每天使用在线堆芯监测系统计算堆芯当天的目标轴向通量偏差数值。

S230、根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机。

S240、若需要调整，则基于调整后的目标轴向通量偏差值对轴向通量偏差控制带进行修改，以使得目标轴向通量偏差值维持在轴向通量偏差控制带的范围之内。

具体的，S230和S240具体过程详见上述实施例，在此不再赘述。

图4是根据本发明实施例提供的一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置的结构示意图，参考图4，本发明实施例还提供了一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置，该核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置包括：

调整模块30，用于根据机组的平均温度偏差确定目标轴向通量偏差值的调整时机；

调节模块40，用于若需要调整，则基于调整后的目标轴向通量偏差值对轴向通量偏差控制带进行修改，以使得目标轴向通量偏差值维持在轴向通量偏差控制带的范围之内。

上述核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置可执行本发明任意实施例所提供的核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法，具备执行核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制方法相应的功能模块和有益效果。

图5是根据本发明实施例提供的又一种核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置的结构示意图，参考图5，可选地，核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置还包括：第一调整单元301，用于当机组的平均温度偏差满足第一预设条件时，等待机组实际轴向功率偏差值大于目标轴向功率偏差值，对目标轴向通量偏差进行调整；第二调整单元302，用于当机组的平均温度偏差满足第二预设条件时，将机组目标轴向功率偏差值调整至当日目标轴向功率偏差值。

继续参考图5，可选地，核电站反应堆寿期末轴向通量偏差控制装置还包括：预测模块10，用于对机组延伸运行期间每日的轴向通量偏差值进行模拟预测；计算模块20，用于计算机组延伸运行期间堆芯当天的目标轴向通量偏差数值。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。