一种堆芯三维功率分布的在线测量方法

摘要

本发明提供一种堆芯三维功率分布的在线测量方法，包括：步骤S1，对现有堆芯建模，结合在线测量的堆芯状态参数，对建模堆芯及其运行历史进行跟随模拟计算，获得理论的三维功率分布；步骤S2，利用堆芯出口热电偶的在线测量数据，结合热电偶标定系数，对所述理论的三维功率分布进行径向修正，获得修正的三维功率分布；步骤S3，利用实时在线测量的堆外探测器数据，结合堆外探测器标定系数，对所述修正的三维功率分布进行轴向修正，获得测量的三维功率分布。本发明合理利用堆芯出口热电偶和堆外探测器测量数据，在线获得高精度的LPD和DNBR，对反应堆的运行裕量进行直接监测和预警，提高了核电站的经济性和安全性。

权利要求

1.一种堆芯三维功率分布的在线测量方法，包括：

步骤S1，对现有堆芯建模，结合在线测量的堆芯状态参数，对建模堆芯及其运行历史进行跟随模拟计算，获得理论的三维功率分布；

步骤S2，利用堆芯出口热电偶的在线测量数据，结合热电偶标定系数，对所述理论的三维功率分布进行径向修正，获得修正的三维功率分布；

步骤S3，利用实时在线测量的堆外探测器数据，结合堆外探测器标定系数，对所述修正的三维功率分布进行轴向修正，获得测量的三维功率分布；

其中，所述步骤S2具体包括：

步骤S21，定义假想热电偶T/C组件；

步骤S22，根据所述理论的三维功率分布，对T/C所在组件及周围组件进行权重计算，得到假想T/C组件的理论功率；

步骤S23，根据测量T/C组件的入口温度及出口温度，得到假想T/C组件的测量焓升；

步骤S24，根据定期物理实验更新的T/C标定系数，将所述假想T/C组件的测量焓升转化为假想T/C组件的测量功率；

步骤S25，根据假想T/C组件的理论功率、所述假想T/C组件的测量功率对所述理论的三维功率分布进行径向修正，获得修正的三维功率分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S25还包括：通过函数拟合，将T/C位置的所述假想T/C组件的测量功率与所述假想T/C组件的理论功率推衍到全堆位置，获得全堆的比值分布；

将所述假想T/C组件的测量功率与假想T/C组件的预测功率的比值分布，乘以所述全堆的理论功率分布，获得所述修正的三维功率分布。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：步骤S31，定义堆内模型对堆外探测器的三维响应矩阵；

步骤S32，根据修正的三维功率分布，利用所述三维响应矩阵，计算堆芯边缘权重后的预测轴向多段功率分布；

步骤S33，根据每个象限上的堆外探测器测量的N节敏感度读数，通过堆外探测器标定系数，将所述N节敏感度读数转化为堆芯边缘权重区域的测量轴向N段功率分布；

步骤S34，根据所述测量轴向N段功率分布和所述预测轴向多段功率分布，获得轴向N段功率分布比值；

步骤S35，根据所述轴向N段功率分布比值，获得所述测量的三维功率分布。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S35还包括：通过函数拟合，将轴向N段功率分布比值向量扩展到为轴向NZ节块功率修正系数向量，其中NZ为轴向修正的节块个数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S21中，所述假想T/C组件由周围布置了T/C组件的权重确定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热电偶标定系数为通量图时刻下测量所述假想T/C组件功率与T/C所在假想组件的焓升的比值，所述堆外探测器标定系数为堆芯边缘权重区域与堆外探测器的耦合系数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：通过定期物理实验对所述热电偶标定系数和所述堆外探测器标定系数进行更新。

说明书

一种堆芯三维功率分布的在线测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核反应堆堆芯监测、控制及保护技术领域，尤其涉及一种堆芯三维功率分布的在线测量方法。

背景技术

[0002] 如图1所示，反应堆堆芯活性区02是由多个燃料栅元组件03组成的区域，被包括在一个钢制压力容器01内。压力容器01、蒸汽发生器13及主泵16及相关的管道设备，构成了封闭的冷却剂回路，称为一回路。由蒸汽发生器13二次侧、蒸汽管道及汽轮机15及相关设备构成的封闭回路称为二回路。

[0003] 由于反应堆堆芯活性区要求在热工上必须保证安全准则，例如不发生燃料栅元组件03芯块熔化和包壳不因为发生泡核沸腾而失效，因此要求反应堆堆芯活性区02反应堆热功率水平及功率分布满足安全限制，这对反应堆的安全运行至关重要。功率分布相关的参数中对堆芯安全运行影响最直接的参数为：最大线功率密度LPD和偏离泡核沸腾比DNBR。在反应堆设计及运行中都要求保证堆芯正常运行和基准事故工况下都不能有LPD和DNBR超过限值的情况发生。这些参数与反应堆内的中子通量水平及分布是密切相关的。再如图2所示，157个组件(及组件内部各17×17栅元)的功率分布畸形将是导致上述安全准则失效的重要原因。因此反应堆在实际运行时需要周期性地进行堆内中子通量密度的测量，以保证反应堆内三维功率分布满足限制要求，并且要求该功率分布与离线设计的三维功率分布相一致，保证安全分析结论的适用性。通常采用堆芯可移动式探测器系统04或者堆芯固定式探测器系统06进行堆内测量。可移动式探测器04通过指套管05将测量探头送入堆芯并测量，信号传递到堆内测量系统RIC中。图2给出了国内CPR机组典型的堆内探测器通道(INCORE)所在的组件的位置，测量通道位于组件正中心位置。

[0004] 堆芯活性区顶部布置了约40个热电偶(T/C)，用于堆芯出口冷却剂温度的测量。信号通过机构支撑管08传递到RIC系统中。热电偶通常布置在部分堆芯组件的中心位置，如图2所示，给出了堆芯出口布置热电偶(T/C)所在组件的位置。

[0005] 环路的入口温度测量11及环路出口温度测量10信号作为堆芯保护及控制信号源，参与堆芯的运行保护。堆芯的控制棒09具有强烈的吸收中子特性，可用于调节堆芯内的中子通量水平和发热功率水平等，由控制棒驱动机构实行堆芯的控制及保护。

[0006] 由于堆内可移动式探测器04不能实现实时在线的堆芯测量，通常在靠近压力容器01外部，布置了堆外固定式探测器(EXCORE)12，用于在线测量中子通量水平等，信号用于堆芯的控制及保护。如图2，EXCORE通常布置在堆芯边缘对角线上。每个堆外探测器监测各自象限的中子通量(功率水平)及中子通量分布(功率分布)。每个堆外探测器在轴向上布置了六节敏感段，每节敏感度表征了堆芯边缘各个区域中子通量水平对其敏感性物质(如电离室)的影响。

[0007] 美国西屋公司开发的堆芯三维在线监测系统BEACON以及其他公司的系统(如GARDEL系统等)都采用布置在堆芯出口热电偶(T/C)的数据来重构堆芯径向的功率分布。在理论计算三维功率分布基础上，通过热电偶的径向修正和堆外探测器轴向AO的修正，可以得到测量条件下最佳估计的三维功率分布，称为“测量”功率分布。但是，以BEACON为代表的监测方法的一个缺陷是堆外探测器本来的六节探测器被等效为两节，失去了很多有效的测量信息。直接采用简单的AO修正，在实际控制棒插入与理论情况相差较大，或者轴向功率变化畸形时，都很难通过算法很好地监测堆芯的轴向功率分布变化，导致测量LPD的准确性大幅降低。另一个缺陷在于BEACON采用直接将T/C热电偶数据转换为T/C所在组件的功率数据的方法误差较大。由于T/C所在组件的入口温度、出口温度差异表征的焓升不仅由其组件轴向上的发热决定，还受到周围组件的横向流的影响。由于沿堆芯高度不同位置处的热工水利状态的显著差异，到组件出口T/C位置出现较明显的横向搅混流，在组件出口再往外一段距离各组件出口的流体将被充分混合，而温度趋于一致。因此将T/C温度直接转换为所在组件的焓升功率数据将引入较大的误差。

[0008] 为克服这一缺陷，有方案在LSS系统上融合BEACON系统的部分做法，即在堆芯径向上，仍然采用堆芯入口出口热电偶(T/C)的温度读数来修正理论计算的三维功率分布。在轴向上，采用堆外探测器的六节敏感段电流读数，通过T矩阵和S矩阵转换为全堆平均轴向功率分布，四个象限得到四个全堆平均轴向功率分布。然而，这种技术方案的一个缺点在于利用LSS系统的技术，将堆外探测器直接转为全堆平均的轴向功率分布，由于T矩阵和S矩阵并不能很好的直接反应堆内-堆外的关系，通常在LSS系统中需要加入COR矩阵，用来修正轴向控制棒对功率分布的影响，该COR矩阵不管是采用事先定义的理论库生成还是在线理论计算生成，都会导致轴向功率分布重构的精度下降。

发明内容

[0009] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种堆芯三维功率分布的在线测量方法，以合理利用堆芯出口热电偶和堆外探测器测量数据，在线获得高精度的LPD和DNBR，对反应堆的运行裕量进行直接监测和预警，提高核电站的经济性和安全性。

[0010] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种堆芯三维功率分布的在线测量方法，包括：

[0011] 步骤S1，对现有堆芯建模，结合在线测量的堆芯状态参数，对建模堆芯及其运行历史进行跟随模拟计算，获得理论的三维功率分布；

[0012] 步骤S2，利用堆芯出口热电偶的在线测量数据，结合热电偶标定系数，对所述理论的三维功率分布进行径向修正，获得修正的三维功率分布；

[0013] 步骤S3，利用实时在线测量的堆外探测器数据，结合堆外探测器标定系数，对所述修正的三维功率分布进行轴向修正，获得测量的三维功率分布。

[0014] 其中，所述步骤S2具体包括：

[0015] 步骤S21，定义假想热电偶T/C组件；

[0016] 步骤S22，根据所述理论的三维功率分布，对T/C所在组件及周围组件进行权重计算，得到假想T/C组件的理论功率；

[0017] 步骤S23，根据测量T/C组件的入口温度及出口温度，得到假想T/C组件的测量焓升；

[0018] 步骤S24，根据定期物理实验更新的T/C标定系数，将所述假想T/C组件的测量焓升转化为假想T/C组件的测量功率；

[0019] 步骤S25，根据假想T/C组件的理论功率、所述假想T/C组件的测量功率对所述理论的三维功率分布进行径向修正，获得修正的三维功率分布。

[0020] 其中，所述步骤S25还包括：

[0021] 通过函数拟合，将T/C位置的所述假想T/C组件的测量功率与所述假想T/C组件的理论功率推衍到全堆位置，获得全堆的比值分布；

[0022] 将所述假想T/C组件的测量功率与假想T/C组件的预测功率的比值分布，乘以所述全堆的理论功率分布，获得所述修正的三维功率分布。

[0023] 其中，所述步骤S3具体包括：

[0024] 步骤S31，定义堆内模型对堆外探测器的三维响应矩阵；

[0025] 步骤S32，根据修正的三维功率分布，利用所述三维响应矩阵，计算堆芯边缘权重后的预测轴向多段功率分布；

[0026] 步骤S33，根据每个象限上的堆外探测器测量的N节敏感度读数，通过堆外探测器标定系数，将所述N节敏感度读数转化为堆芯边缘权重区域的测量轴向N段功率分布；

[0027] 步骤S34，根据所述测量轴向N段功率分布和所述预测轴向多段功率分布，获得轴向N段功率分布比值。

[0028] 步骤S35，根据所述轴向N段功率分布比值，获得所述测量的三维功率分布。

[0029] 其中，所述步骤S35还包括：

[0030] 通过函数拟合，将轴向N段功率分布比值向量扩展到为轴向NZ节块功率修正系数向量。

[0031] 其中，所述步骤S21中，所述假想T/C组件由周围布置了T/C组件的权重确定。

[0032] 其中，所述热电偶标定系数为通量图时刻下测量所述假想T/C组件功率与T/C所在假想组件的焓升的比值，所述堆外探测器标定系数为堆芯边缘权重区域与堆外探测器的耦合系数。

[0033] 其中，所述方法还包括：

[0034] 通过定期物理实验对所述热电偶标定系数和所述堆外探测器标定系数进行更新。

[0035] 本发明实施例的有益效果在于：

[0036] 本发明充分利用堆外探测器多节敏感段的测量信息，克服了目前采用简化AO参数修正轴向功率分布的方法所引入的精度损失；

[0037] 本发明克服了直接利用堆外探测器的六节信号转为堆芯平均轴向功率分布所引入的误差，避免了在线的COR修正计算等，提高了轴向功率分布监测的准确性；

[0038] 本发明考虑横向搅混流对T/C所在组件流体的影响，引入了假想组件的概念，克服了只考虑T/C所在单个组件功率水平的缺陷；

[0039] 本发明避免了T矩阵和S矩阵的标定系数更新，可以延长定期通量图实验的时间间隔，减少通量图次数，减少硬件损坏和现场操作人员的负荷及心理负担，提高发电效率等；

[0040] 本发明利用精度高的测量三维功率分布求解LPD和DNBR，大幅提高了两个参数的监测精度，保证反应堆的高效运行，释放更多运行裕量；

[0041] 本发明不改变现有堆芯监测的硬件基础，仅通过算法的升级即可完成该项工作，保证监测精度；

[0042] 本发明适用于各种布置了堆芯出口热电偶、堆外探测器的压水堆堆芯、沸水堆堆芯等，包括四方形组件堆芯和六方形组件堆芯等，适用于布置两节敏感度、4节敏感段、6节敏感段等多种堆外探测器类型的反应堆。

附图说明

[0043] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

[0044] 图1是压力容器与堆芯测量系统的结构示意图。

[0045] 图2是堆外探测器及热电偶的径向布置示意图。

[0046] 图3是本发明实施例堆芯三维功率分布的在线测量方法的流程示意图。

[0047] 图4是本发明实施例中热电偶假想组件示意图。

[0048] 图5是本发明实施例中标定系数的生成流程示意图。

[0049] 图6是本发明实施例中在线监测最大线功率密度LPD和偏离泡核沸腾比DNBR的流程示意图。

[0050] 图7是本发明实施例中将热电偶标定系数、堆外探测器标定系数应用于在线监测的示意图。

[0051] 图8是本发明实施例中堆外探测器修正轴向功率分布示意图。

[0052] 图9是本发明实施例中堆外探测器响应矩阵示意图。

具体实施方式

[0053] 以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

[0054] 本发明旨在提供一种方法，对现有利用堆芯出口热电偶和堆外探测器进行径向及轴向三维功率分布的重构方法进行改进，定义全新的标定系数，有助于减少定期物理实验标定的次数，并提高反应堆监测精度。

[0055] 请参照图3所示，本发明实施例提供一种堆芯三维功率分布的在线测量方法，包括：

[0056] 步骤S1，对现有堆芯建模，结合在线测量的堆芯状态参数，对建模堆芯及其运行历史进行跟随模拟计算，获得理论的三维功率分布；

[0057] 步骤S2，利用堆芯出口热电偶的在线测量数据，结合热电偶标定系数，对所述理论的三维功率分布进行径向修正，获得修正的三维功率分布；

[0058] 步骤S3，利用实时在线测量的堆外探测器数据，结合堆外探测器标定系数，对所述修正的三维功率分布进行轴向修正，获得测量的三维功率分布。

[0059] 以下对各步骤分别进行详细说明。

[0060] 步骤S1中，在线测量的堆芯状态参数包括功率水平、棒位、燃耗、入口温度等。由于各种测量及计算的误差，都将导致理论的三维功率分布与实际的堆芯三维功率分布有差异。这里的误差包括：堆芯设计制造的误差、堆芯状态参数的误差、模型计算精度的误差、反应堆换料运行历史的差异等。本发明实施例将利用现场实测数据对该理论三维功率分布进行修正。

[0061] 需要说明的是，步骤S2、S3分别对该理论三维功率分布进行径向和轴向修正，二者之间没有先后顺序之分，既可以先进行径向修正得到修正的三维功率分布，再进行轴向修正得到测量的三维功率分布，也可以先进行轴向修正得到修正的三维功率分布，再进行径向修正得到测量的三维功率分布。

[0062] 步骤S2中，堆芯环路入口温度以及堆芯出口热电偶的温度表征了堆芯部分组件(约1/3-1/4)活性区高度上的焓升及发热情况。本发明采用定期物理实验更新的热电偶标定系数，将热电偶测量的流体焓升转为测量功率分布。由T/C得到的测量功率分布结合理论的三维功率分布，得到径向修正的三维功率分布。具体包括：

[0063] 步骤S21，定义假想热电偶T/C组件；

[0064] 本实施例中，定义假想热电偶T/C组件需考虑周围组件搅混流对T/C所在组件的影响，对周围一定范围内不同的组件取不同的权重系数。该权重系数根据与T/C所在位置的距离和流体流动的物理特性综合决定。假想T/C组件如图4所示的圆虚线所示。虚线内各组件都具有一定的权重，该权重大小根据组件与T/C所在位置的距离决定，其值正比于(1+α×dsk)-2，dsk为虚线范围组件中心位置和T/C所在位置k之间的距离，α为系数，其与具体的堆芯和热电偶的布置相关。本发明中，假想T/C组件定义也可由周围布置了T/C的组件的权重确定，如图4所示的由A、B、C、D四个T/C组件共同确定D所在位置T/C的假想组件，A/B/C/D四个组件权重系数同样正比于(1+α×dsk)-2。本发明也可以采用其他等价的假想T/C组件定义的方法。

[0065] 步骤S22，根据所述理论的三维功率分布，对T/C所在组件及周围组件进行权重计算，得到假想T/C组件的理论功率；

[0066] 步骤S23，根据测量T/C组件的入口温度及出口温度，得到假想T/C组件的测量焓升；

[0067] 步骤S24，根据定期物理实验更新的T/C标定系数，将所述假想T/C组件的测量焓升转化为假想T/C组件的测量功率；

[0068] 步骤S25，根据假想T/C组件的理论功率、所述假想T/C组件的测量功率对所述理论的三维功率分布进行径向修正，获得修正的三维功率分布。

[0069] 由于假想T/C组件的测量功率与理论功率的差异，表征了实际运行反应堆与理论计算模型的差异，因此可用于修正理论三维功率分布。

[0070] 由于T/C仅在堆芯部分位置布置，因此需通过薄板样条函数拟合(TPS)、或者多项式函数(PEM)拟合、或者其他等价函数拟合将T/C位置的测量值与预测值比值推衍到全堆其余位置，结合理论的全堆功率分布，得到全堆的测量功率分布。由此，还包括步骤：

[0071] 通过函数拟合，将T/C位置的所述假想T/C组件的测量功率与所述假想T/C组件的理论功率推衍到全堆位置，获得全堆的比值分布；

[0072] 将所述假想T/C组件的测量功率与假想T/C组件的预测功率的比值分布，乘以所述全堆的理论功率分布，获得所述修正的三维功率分布。

[0073] 步骤S3的轴向修正具体包括以下步骤：

[0074] 步骤S31，定义堆内模型对堆外探测器的三维响应矩阵；

[0075] 该矩阵表征了堆芯每个位置对堆外探测器N个敏感段测量值的贡献大小。

[0076] 步骤S32，根据修正的三维功率分布，利用所述三维响应矩阵，计算堆芯边缘权重后的预测轴向多段功率分布；

[0077] 其中，K个象限分别得到K个堆芯边缘权重区域的预测轴向多段功率分布。

[0078] 步骤S33，根据每个象限上的堆外探测器测量的N节敏感度读数，通过堆外探测器标定系数，转化为堆芯边缘权重区域的测量轴向N段功率分布；

[0079] 同样，K个象限得到K个堆芯边缘权重区域的测量轴向N段功率分布。

[0080] 堆芯边缘权重区域的测量轴向N段功率分布与预测轴向N段功率分布的差异，表征了测量工况与理论计算模型的差异，因此可用于修正前述修正的三维功率分布。堆芯边缘权重区域的测量轴向N段功率分布与预测轴向N段功率分布的比值，称为轴向N段修正系数向量。

[0081] 步骤S34，根据所述测量轴向N段功率分布和所述预测轴向多段功率分布，获得轴向N段功率分布比值。

[0082] 步骤S35，根据所述轴向N段功率分布比值，获得所述测量的三维功率分布。

[0083] 由于堆芯边缘权重的功率分布仅为N段，因此可利用样条函数、多项式函数，或者其他等效函数形式，将轴向N段功率修正系数向量扩展到为轴向NZ节功率修正系数向量。由此，所述步骤S35还包括：

[0084] 通过函数拟合，将轴向N段功率分布比值向量扩展到为轴向NZ节块功率修正系数向量。

[0085] K个象限可以得到K个轴向修正系数向量。堆芯内各组件的轴向修正，根据K个轴向修正系数向量权重得到。各象限的权重大小，根据堆内各组件与该象限堆外探测器的几何位置决定，或者根据经验系数决定。

[0086] 需要说明的是，前述测量的三维功率分布，并非实际测量而得，实为修正后的理论计算结果。

[0087] 如前所述，本发明实施例中对理论的三维功率分布进行径向、轴向修正需分别结合热电偶标定系数、堆外探测器标定系数，以下对两个标定系数进行介绍。

[0088] 如图5所示，定期物理实验时，由RPN系统01获取堆外探测器的信号，由RGL系统02获取堆芯控制棒棒位信息，由RIC系统03获得堆芯入口、出口热电偶的读数，由RIC系统03获得在堆芯活性区获得的可移动式U235裂变室探头(或者其他等价系统)的精细测量信号。由RIC机柜生成离线的堆芯测量文件04。该文件作为通量图处理软件05的输入，可以得到在定期物理实验条件下的堆芯的三维测量功率分布。该测量三维功率分布是当前技术获得的最高精度的功率分布，可以作为校准的参考功率分布。通过现场物理实验处理软件可以生成T/C及EXCORE的标定系数06。该系数表征了测量三维功率分布与T/C读数、EXCORE读数的对应关系。

[0089] 再如图6所示，本发明中，在反应堆在线运行时，通过RPN系统01、RGL系统02、RIC系统03获得大量测量值，结合标定系数文件06，作为在线监测系统07的输入，可以获得测量的三维功率分布，并可以用于LPD及DNBR的直接裕量监测08。通常LPD及DNBR的直接裕量监测08也作为在线监测系统07的一部分，是在线监测系统07实现的主要功能。本发明中测量三维功率分布是计算高精度的LPD和DNBR的关键。

[0090] 接着参照图7所示，由RPN系统01、RGL系统02、RIC系统03在线测量得到的大量测量数据可以分为堆芯状态参数09，和T/C及EXCORE测量数据10两个部分。利用堆芯状态参数09，调用在线监测系统07耦合的三维核设计软件包11，可以得到堆芯理论计算的三维功率分布12。目前主流的三维核设计软件包包括了美国西屋公司开发的ANC、法国AREVA公司的SCIENCE软件包、或者中国广核集团自主研发的自主知识产权的堆芯设计软件包PCM。由于设计建造的误差、测量实测数据的误差、模型本身的误差，运行历史的累计误差等都将导致理论三维功率分布与实际运行堆芯存在差异。一种常用方法是，利用05及06获得的模型标定系数来修正模型本身的误差，由于不在本发明的范围内，不详细展开。

[0091] 本发明中，标定系数表征的物理含义与后续重构算法选择息息相关。同时不同标定系数的定义将导致重构测量得到不同的精度。

[0092] 本发明中，需要定义T/C标定系数06，即假想T/C组件的搅混因子。该搅混因子MF(Mixing Factor)表征了通量图时刻下测量堆芯假想T/C组件功率与T/C所在假想组件的焓升的比值MF。即

[0093]

[0094] 其中PT/C(i)为通量图时刻下第i个假想T/C组件的测量功率，根据测量的三维分布根据假想组件的相关组件的权重系数得到。

[0095]

[0096] 其中k为假想T/C组件涉及到的堆芯燃料组件个数，wk为第k个燃料组件的权重系数、而Pk为第k个燃料组件的测量功率。其中wk＝Nr×(1+α×dsk)-2，Nr为归一化因子。

[0097] ΔH(i)为通量图时刻下假想T/C组件的入口焓与出口焓的差值，表征了T/C组件及其周围组件内流体的焓升。其中：

[0098] ΔH(i)＝Hout(Tout)-Hin(Tin)     (3)

[0099] 焓是流体能量的一个重要的参量，可以通过流体(例如压水堆中的水)的温度、压力计算得到。通过对流体(水)的物性参数表，可以很快计算，即：

[0100] H(i)＝f(Ti,Pr)         (4)

[0101] 其中Ti为通量图时刻下热电偶T/C测量的温度信号、Pr为流体的压力信号。对应压水堆，通常一回路的压力为定值，因此各T/C流体压力一致，可通过堆芯测量系统在线获得。

[0102] 根据T/C搅混因子06的定义，利用T/C热电偶的实测数据10，结合理论三维功率分布12，进行径向修正计算13，获得修正三维功率分布14(参见图7)。

[0103] 本发明利用在线监测连续时刻下的T/C热电偶测量温度和压力信号，利用上述公式(4)及公式(3)在线计算第i个假想T/C组件的测量焓升ΔHmes(i)。利用T/C标定系数(搅混因子MF)，得到测量的假想T/C组件功率：

[0104]

[0105] 本发明利用理论三维功率分布12，根据公式(2)获得假想T/C组件的预测功率[0106] 假想T/C组件的测量功率 与预测功率 的偏差表征了真实运行反应堆模型与理论模型的差异，可以修正理论三维功率分布获得径向的三维功率分布(即前述修正的三维功率分布)，即：

[0107]

[0108] 本发明通过布置有限的T/C热电偶，来重构全堆功率分布，需要将假想T/C组件的位置信息推衍到全堆位置。公式(6)的尖括号表征了从i位置推衍到全堆x,y,z位置的公式。任何函数拟合方法都可以实现该目的，例如主流的权重系数法(WCM)、平面薄板样条函数拟合方法(TPS)或者直接高阶多项式拟合方法(PEM)等，均可在公开文献中获得。本发明不限于使用任意的函数拟合方法，都可以实现重构位置推衍的目的。

[0109] 本发明利用EXCORE测量数据10，结合T/C径向修正三维功率分布14以及EXCORE标定系数06，进行EXCORE轴向修正计算15，获得最终测量的三维功率分布16。

[0110] 本发明利用堆外四个象限EXCORE探测器的N节电流读数，分别得到四个象限堆芯边缘权重的测量轴向N段功率。本发明实施例说明以6节为例，但不限于6节。应该特别注意，如图8所示，本发明中堆芯边缘权重区域18指堆芯边缘组件针对堆外探测器19的响应贡献大小而确定的区域。该区域是假想的区域，与通常认知下(例如LSS系统)的全堆平均权重的区域17具有较大区别。

[0111]

[0112] 其中，Imes为堆外6节敏感段的测量电流，Mcouple为EXCORE的标定系数06，即堆芯边缘权重区域与堆外探测器的耦合系数，表征了堆芯的燃料布置、几何布置、探测器敏感度等综合信息。该耦合矩阵可定义为6×6的单对角矩阵、三对角矩阵、或者全矩阵、或者其他矩阵等价形式，如线性拟合等。该耦合矩阵随着堆芯燃耗或者堆外探测器的燃耗性能改变等而轻微变化，需要根据定期物理实验更新。实践表明该耦合系数主要跟堆芯结构、几何及堆外探测器性能及布置相关，而随着堆芯燃耗变化不明显，因此也为本发明减少物理实验的次数，延迟该耦合系数矩阵的更新周期带来了理论基础。 为通过堆外探测器测量电流转换的堆芯边缘区域权重的轴向6段功率。

[0113] 本发明利用径向修正三维功率分布14，计算四个象限的堆芯边缘区域权重的预测轴向6段功率。

[0114]

[0115] 其中U特定象限包含的组件x,y,z，而 为堆内三维几何相对堆外探测器信号的贡献大小，简称响应矩阵。该矩阵为堆内三维各节块都堆外的不同象限，不同探测器轴向敏感段分别对应不同的响应矩阵。图9给出了针对特定象限的第一节探测器，三维响应矩阵的大概分布，颜色较深的组件对堆外探测器的响应贡献越大，越靠近堆外探测器的组件对其影响越明显。该响应矩阵也可以用两维+一维的形式或者其他等价形式，可通过商业用的屏蔽或者蒙特卡罗计算类软件(例如MCNP、DOT等)实现计算。

[0116] 本发明中堆芯边缘权重区域的轴向预测功率分布与测量功率分布的差异表征了实际运行堆芯与理论模型的差异，可以用来修正理论三维功率分布为测量三维功率分布。

[0117] 本发明定义第k象限的堆外探测器轴向功率修正系数向量：

[0118]

[0119] 其中NZ为轴向修正的节块个数，从6段展开为NZ节块可根据成熟的样条函数拟合、多项式拟合、分段函数拟合等技术。本发明不限于任何拟合技术。

[0120] 本发明根据四个象限的堆外探测器可得到不同的轴向修正系数向量。针对理论三维功率分布的x,y位置，可以得到其轴向修正后的功率分布，如下：

[0121]

[0122] 其中，wk为第k象限探测器轴向修正系数向量相对于x,y位置的权重大小。该权重大小与各探测器距离x,y组件位置的距离相关，或者近似取相同权重等，本发明中四个象限的权重系数和为1.0。

[0123] 通过上述说明可知，本发明的有益效果在于：

[0124] 本发明充分利用堆外探测器多节敏感段的测量信息，克服了目前采用简化AO参数修正轴向功率分布的方法所引入的精度损失；

[0125] 本发明克服了直接利用堆外探测器的六节信号转为堆芯平均轴向功率分布所引入的误差，避免了在线的COR修正计算等，提高了轴向功率分布监测的准确性；

[0126] 本发明考虑横向搅混流对T/C所在组件流体的影响，引入了假想组件的概念，克服了只考虑T/C所在单个组件功率水平的缺陷；

[0127] 本发明避免了T矩阵和S矩阵的标定系数更新，可以延长定期通量图实验的时间间隔，减少通量图次数，减少硬件损坏和现场操作人员的负荷及心理负担，提高发电效率等；

[0128] 本发明利用精度高的测量三维功率分布求解LPD和DNBR，大幅提高了两个参数的监测精度，保证反应堆的高效运行，释放更多运行裕量；

[0129] 本发明不改变现有堆芯监测的硬件基础，仅通过算法的升级即可完成该项工作，保证监测精度；

[0130] 本发明适用于各种布置了堆芯出口热电偶、堆外探测器的压水堆堆芯、沸水堆堆芯等，包括四方形组件堆芯和六方形组件堆芯等，适用于布置两节敏感度、4节敏感段、6节敏感段等多种堆外探测器类型的反应堆。

[0131] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。