一种基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法及系统。

背景技术

随着计算机技术的发展和数据采集设计性能的提升，在线测量技术已经成为现代计量测试的一个重要发展领域，在线测量被引入到各种数据采集测量模型中。现有的针对其他反应性测量方法的在线测量模式已有开发，而基于脉冲源技术的反应性参数在线测量方法尚未报道。由于不同反应性测量方法的原理和设备差别很大，现有的在线测量模式并不适用于脉冲源方法。脉冲源法是利用中子管向反应堆内周期性注入中子，通过测量泄漏中子得到反应性参数的一种反应堆物理试验试验方法，中子管属于Ⅱ类射线装置，向堆内注入的中子产额最高可达2*10

传统脉冲源法离线测量工作模式效率低下，其工作模式是:根据试验程序提升控制棒棒位，输入测量参数，启动中子管发射脉冲中子进行测量，观察测量曲线并保存数据，再重新调整控制棒棒位进行下一次测量，重复上述步骤并保存测量数据，直至整个试验完成后再进行数据分析。可见，传统的离线测量工作模式，数据采集和分析是分开进行的，分析结果滞后，导致了反应性测量数据的分析处理和评价滞后，特别是在反应堆上开展的临界物理试验，受反应堆运行安全及试验操作程序的限制，如果因数据有误出现重复测量，不仅耗时费力，还将严重影响试验进度。

发明内容

为解决传统脉冲源法采用离线测量工作模式导致对数据的分析处理和评价滞后的技术问题，本发明实施例提供一种基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法及系统。

本发明实施例通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明实施例提供一种基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法，包括：

实时获取脉冲源当前测量周期控制棒棒位处的测量数据；

处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；

处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；

计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；

根据所述缓发中子本底水平、动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值。

进一步的，根据所述缓发中子本底水平、当前测量周期的动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值，包括：

根据公式(7)计算实时反应性值：

/>

其中，ρ为脉冲源当前测量周期的实时反应性值，Φ

进一步的，测量数据包括中子计数数组。

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；包括：

将中子计数数组中的各道计数按道次逐个与本底计数甄别阈值比较，将中子计数数组中小于本底计数甄别阈值的各道计数求平均值，得到脉冲源当前测量周期的缓发中子本底水平。

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；包括：

根据脉冲源当前测量周期的缓发中子本底水平将中子计数数组中所有小于本底计数甄别阈值的各道计数扣除后，得到新的中子计数数组；

将新的中子计数数组中的最大计数值所在道X的最大计数值与所述最大计数值所在道的相邻X+1,X+2，…,X+N1道的计数值依次比较，若X，X+1,X+2，…,X+N1道的计数值依次减小，则X+N1道的计数值所在道为高次谐波终止道；X,N1均为正整数；

从新的中子计数数组的初始道按道次逐个与脉冲源当前测量周期的缓发中子本底水平比较，若满足1,2，…,N2道和缓发中子本底水平的计数值依次增大，则1道的计数值所在道为缓发中子本底的最末尾道；N2为正整数；

根据缓发中子本底的最末尾道与高次谐波终止道之间的数据采用逐道舍弃法拟合得到动态参数。

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；包括：

逐次比较子计数数组n

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；包括：

根据当前测量周期的缓发中子本底水平Φ

搜索新的中子计数数组nc

从初始道依次搜索数组nc

取nc

进一步的，计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；包括：

对nc

对所述拟合方程反推得到瞬发中子幅值A

进一步的，还包括：根据所述缓发中子本底水平、当前测量周期的动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值，包括：

将脉冲源当前缓发中子本底水平、当前测量周期的动态参数和瞬发中子幅值周期采用公式(7)计算，并对计算结果进行误差分析，若计算结果收敛且小于或等于临界误差，则得到实时反应性值。

第二方面，本发明实施例提供一种反应性参数的在线测量系统，包括：

获取单元，用于实时获取脉冲源当前测量周期控制棒棒位处的测量数据；

第一处理单元，用于处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；

第二处理单元，用于处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；

第一计算单元，用于计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；以及

第二计算单元，用于根据所述缓发中子本底水平、动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值。

本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明实施例的一种基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法及系统，通过实时获取脉冲源当前测量周期控制棒棒位处的测量数据；处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；根据所述缓发中子本底水平、动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值，解决了传统脉冲源法采用离线测量工作模式导致对数据的分析处理和评价滞后的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法流程示意图。

图2为基于脉冲源的反应性参数的在线测量系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

为解决传统脉冲源法采用离线测量工作模式导致对数据的分析处理和评价滞后的技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法，参考图1所示，包括：

S1.实时获取脉冲源当前测量周期控制棒棒位处的测量数据；

S2.处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；

S3.处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；

S4.计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；

S5.根据所述缓发中子本底水平、动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值。

从而，本发明实施例通过实时获取脉冲源当前测量周期控制棒棒位处的测量数据；处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；根据所述缓发中子本底水平、动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值，解决了传统脉冲源法采用离线测量工作模式导致对数据的分析处理和评价滞后的技术问题。

进一步的，根据所述缓发中子本底水平、当前测量周期的动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值，包括：

根据公式(7)计算实时反应性值：

其中，ρ为脉冲源当前测量周期的实时反应性值，Φ

公式(7)的推导过程如下:

假设反应堆内的瞬发中子和缓发中子分别用下标表示，p和d表示，则堆内瞬发中子和缓发中子平衡方程可分别表示为：

式中，L为中子消失算符，F为中子产生算符，Xp、Xd分别为瞬发、缓发中子裂变项，Q为外中子源项，Km、Cm分别为缓发中子份额和先驱核浓度。

结合(3)，对(2)式进行时间积分

将(4)带入(5)，两边乘以共轭函数

将上式的积分上限改为脉冲间隔时间T，得次临界状态下反应性的表达式：

进一步的，测量数据包括中子计数数组。

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；包括：

将中子计数数组中的各道计数按道次逐个与本底计数甄别阈值比较，将中子计数数组中小于本底计数甄别阈值的各道计数求平均值，得到脉冲源当前测量周期的缓发中子本底水平。

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；包括：

根据脉冲源当前测量周期的缓发中子本底水平将中子计数数组中所有小于本底计数甄别阈值的各道计数扣除后，得到新的中子计数数组；

将新的中子计数数组中的最大计数值所在道X的最大计数值与所述最大计数值所在道的相邻X+1,X+2，…,X+N1道的计数值依次比较，若X，X+1,X+2，…,X+N1道的计数值依次减小，则X+N1道的计数值所在道为高次谐波终止道；X,N1均为正整数；

从新的中子计数数组的初始道按道次逐个与脉冲源当前测量周期的缓发中子本底水平比较，若满足1,2，…,N2道和缓发中子本底水平的计数值依次增大，则1道的计数值所在道为缓发中子本底的最末尾道；N2为正整数；

根据缓发中子本底的最末尾道与高次谐波终止道之间的数据采用逐道舍弃法拟合得到动态参数。

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；包括：

逐次比较子计数数组n

进一步的，处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；包括：

根据当前测量周期的缓发中子本底水平Φ

搜索新的中子计数数组nc

从初始道依次搜索数组nc

取nc

进一步的，计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；包括：

对nc

对所述拟合方程反推得到瞬发中子幅值A

进一步的，还包括：根据所述缓发中子本底水平、当前测量周期的动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值，包括：

将脉冲源当前缓发中子本底水平、当前测量周期的动态参数和瞬发中子幅值周期采用公式(7)计算，并对计算结果进行误差分析，若计算结果收敛且小于或等于临界误差，则得到实时反应性值。

基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法的一般步骤包括：首先根据测量数据分析得到缓发中子本底水平Φ

具体地，基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法，包括：

步骤一、缓发中子本底分析及确认，设置本底计数甄别阈值nb，由算法搜索数据采集得到的中子计数数组n

步骤二、根据步骤一计算得到的缓发中子本底水平Φ

步骤三、动态参数α

步骤四、缓发中子本底分析确认：从初始道依次搜索数组nc

步骤五、取nc

步骤六、实时计算A

步骤七、根据计算公式(7)进行分析，在软件参数中设置误差分析判据，由算法自动给出误差分析结果，当误差分析结果收敛到满足某一数值时，提示是否终止测量，计算得到该棒态的次临界度反应性值ρ

示例性的，基于脉冲源的反应性参数的在线测量方法，包括

步骤一、缓发中子本底分析及确认，设置本底计数甄别阈值nb，由算法搜索数据采集得到的中子计数数组n

步骤二、根据步骤一计算得到的缓发中子本底水平Φ

步骤三、动态参数α

步骤四、缓发中子本底分析确认：从初始道依次搜索数组nc

步骤五、取nc

步骤六、实时计算A

步骤七、根据计算公式(7)进行分析，在软件参数中设置误差分析判据，由算法自动给出误差分析结果，当误差分析结果收敛到满足某一数值时，提示是否终止测量，计算得到该棒态的次临界度反应性值ρ

第二方面，本发明实施例提供一种反应性参数的在线测量系统，参考图2所示，包括：

获取单元，用于实时获取脉冲源当前测量周期控制棒棒位处的测量数据；

第一处理单元，用于处理所述测量数据，得到当前测量周期的缓发中子本底水平；

第二处理单元，用于处理所述测量数据，得到当前测量周期的动态参数；

第一计算单元，用于计算当前测量周期内脉冲源的瞬发中子幅值；以及

第二计算单元，用于根据所述缓发中子本底水平、动态参数和瞬发中子幅值计算得到实时反应性值。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。