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一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法

阅读：559发布：2020-05-18

IPRDB可以提供一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，包括α法反应性测量原理：ρ＝(α‑α0)/α0，其中，α、α0为瞬发中子衰减参数，单位为s‑1；ρ为反应性，单位为βeff；还包括以下步骤，步骤1：确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n；步骤2：确定用来进行刻度的控制棒，刻度以H表示，单位cm，根据提棒程序，将控制棒提升到顶，外围控制棒调临界调平后保持不动，然后将控制棒分n步均匀下插到底，每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值，n为大于零的自然数；步骤3：每当控制棒下插到Hi棒位时，根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率，使得在一个脉冲周期内，瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底，利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值。，下面是一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1：确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n；

步骤2：确定用来进行刻度的控制棒，刻度以H表示，单位cm，根据提棒程序，将控制棒提升到顶，外围控制棒调临界调平后保持不动，然后将控制棒分n步均匀下插到底，每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值，n为大于零的自然数；

步骤3：每当控制棒下插到Hi棒位时，根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率，使得在一个脉冲周期内，瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底，利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值，重复步骤1和步骤2，直至控制棒下插到底测量完n个αi数据点；

步骤4：根据α法反应性测量原理ρ＝(α-α0)/α0，其中，α、α0为瞬发中子衰减参数，单位为s-1；ρ为反应性，单位为βeff；控制棒插入到Hi棒位时对应的价值为：步骤5：假设控制棒整棒价值为ρH,则ρHi和ρH之间满足以下关系：步骤6：将式(1)代入式(2)，整理后得到αi对应的计算值表达式为：步骤7：令测量值αi与计算值之间的残差平方和函数为R：

步骤8：当αi与之间的残差平方和最小时，对应函数R的待定参数α0、ρH偏导数为零，步骤9：将式(4)分别代入式(5)、式(6)，整理后得到两个关于α0、ρH的方程，步骤10：将方程(7)中的ρH解出，代入方程(8)整理后得到一个关于α0的一元二次方程：Aα02+Bα0+C＝0 (9)

其中，系数A、B、C分别等于：

步骤11：将测量数据(Hi,αi)分别代入式(10)、式(11)、式(12)，得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。

2.根据权利要求1所述的一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，其特征在于：所述步骤2中的控制棒，位于堆芯中部。

说明书全文

一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及零功率反应堆物理试验动态特性参数测量技术领域，具体涉及一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法。

背景技术

[0002] 在以铀水为介质的零功率物理试验研究中，反应堆通常运行在缓发临界状态下，瞬发中子对次级中子的衰减起主导作用。瞬发中子衰减用特征时间参数α表示，它是单位时间内瞬发中子衰变几率的表征，次临界度越深α值越大，而对某一特定堆型，缓发临界状态下的瞬发中子衰减参数α0则是唯一的。以缓发临界瞬发中子衰减参数α0为基准点，分别测量不同次临界状态下的瞬发中子衰减参数α，通过下式计算得到该堆芯棒态的次临界度反应性：ρ＝(α-α0)/α0；其中，α、α0为瞬发中子衰减参数，单位为s-1；ρ为反应性，单位为βeff。

[0003] 上式也称α法反应性测量，该方法的特点是物理意义明确，测量简单，只需确定α、α0两个参数就可以得到反应性。次临界状态下α参数的测量，由中子发生器按一定的频率向堆芯注入脉冲中子，利用次级中子生成时间不同，调节脉冲中子的发射频率，使得在一个周期内瞬发中子高次谐波完全衰减掉，缓发中子趋于本底，得到一个按单一指数α衰减平滑曲线，由此拟合得到的瞬发中子衰减参数α具有很高的精确性和可重复性。但是，临界状态下α0参数的测量则不能通过瞬发中子衰减曲线直接拟合得到，只能依靠外推临界法拟合得到。一方面，为了保证反应堆运行的安全，用外推临界法求解α0时控制棒提棒必须有足够的裕量，以避免瞬发临界事故；另一方面，反应堆接近临界时，堆内本底计数偏高导致临界点附近的α测量值误差偏大。因此，为了提高反应性测量值的精确性，必须先保证α0测量值的准确性和可靠性，这是α法反应性测量的难点。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是获得有效、可靠的瞬发中子衰减参数，目的在于提供一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，解决获得有效、可靠的瞬发中子衰减参数的问题。

[0005] 本发明通过下述技术方案实现：

[0006] 一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，包括以下步骤，

[0007] 步骤1：确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n；

[0008] 步骤2：确定用来进行刻度的控制棒，刻度以H表示，单位cm，根据提棒程序，将控制棒提升到顶，外围控制棒调临界调平后保持不动，然后将控制棒分n步均匀下插到底，每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值，n为大于零的自然数。

[0009] 步骤3：每当控制棒下插到Hi棒位时，根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率，使得在一个脉冲周期内，瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底，利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值，重复第一步和第二步，直至控制棒下插到底测量完n个αi数据点；

[0010] 步骤4：根据α法反应性测量原理，ρ＝(α-α0)/α0，其中，α、α0为瞬发中子衰减参数，单位为s-1；ρ为反应性，单位为βeff；控制棒插入到Hi棒位时对应的价值为：

[0011]

[0012] 步骤5：假设控制棒整棒价值为ρH,则ρHi和ρH之间满足以下关系：

[0013]

[0014] 步骤6：将式(1)代入式(2)，整理后得到αi对应的计算值表达式为：

[0015]

[0016] 步骤7：令测量值αi与计算值之间的残差平方和函数为R：

[0017]

[0018] 步骤8：当αi与之间的残差平方和最小时，对应函数R的待定参数α0、ρH偏导数为零，

[0019]

[0020]

[0021] 步骤9：将式(4)分别代入式(5)、式(6)，整理后得到两个关于α0、ρH的方程，[0022]

[0023]

[0024] 步骤10：将方程(7)中的ρH解出，代入方程(8)整理后得到一个关于α0的一元二次方程：

[0025] Aα02+Bα0+C＝0 (9)

[0026] 其中，系数A、B、C分别等于：

[0027]

[0028]

[0029]

[0030] 步骤11：将测量数据(Hi,αi)分别代入式(10)、式(11)、式(12)，得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。本发明为了解决如何获得有效、可靠的瞬发中子衰减参数问题，提供一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，通过上述11个步骤可以得到有效、可靠的瞬发中子衰减参数，这种依靠外推临界法拟合得到。一方面，保证反应堆运行的安全，用外推临界法求解α0时控制棒提棒有足够的裕量，以避免瞬发临界事故；另一方面，避免了反应堆接近临界时，堆内本底计数偏高导致临界点附近的α测量值误差偏大。

[0031] 所述步骤2中的控制棒，位于堆芯中部，采用堆芯中部的控制棒是为了测的更加均匀的数据。

[0032] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

[0033] 1、本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，保证反应堆运行的安全，用外推临界法求解α0时控制棒提棒有足够的裕量，以避免瞬发临界事故；

[0034] 2、本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，避免了反应堆接近临界时，堆内本底计数偏高导致临界点附近的α测量值误差偏大，提供有效、可靠的瞬发中子衰减参数；

[0035] 3、本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，。

附图说明

[0036] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

[0037] 图1为本发明试验中测量得到的瞬发中子衰减曲线图；

[0038] 图2为本发明试验中测量得到棒位与瞬发中子衰减参数拟合曲线图。

具体实施方式

[0039] 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。

[0040] 实施例

[0041] 如图1至图2所示，本发明一种反应堆测瞬发中子衰减参数的数据处理方法，包括以下步骤，

[0042] 步骤1：确定参加拟合的瞬发中子衰减参数αi的数据点n；

[0043] 步骤2：确定用来进行刻度的控制棒，刻度以H表示，单位cm，根据提棒程序，将控制棒提升到顶，外围控制棒调临界调平后保持不动，然后将控制棒分n步均匀下插到底，每下插一个Hi棒位测得一个对应的αi值，n为大于零的自然数；

[0044] 步骤3：每当控制棒下插到Hi棒位时，根据估算的αi值大小调节脉冲中子的发射频率，使得在一个脉冲周期内，瞬发中子刚好衰减完毕而缓发中子趋于本底，利用测量曲线根据最小二乘法拟合得到一个αi值，重复第一步和第二步，直至控制棒下插到底测量完n个αi数据点；

[0045] 步骤4：根据α法反应性测量原理，ρ＝(α-α0)/α0，其中，α、α0为瞬发中子衰减参数，单位为s-1；ρ为反应性，单位为βeff；控制棒插入到Hi棒位时对应的价值为：

[0046]

[0047] 步骤5：假设控制棒整棒价值为ρH,则ρHi和ρH之间满足以下关系：

[0048]

[0049] 步骤6：将式(1)代入式(2)，整理后得到αi对应的计算值表达式为：

[0050]

[0051] 步骤7：令测量值αi与计算值之间的残差平方和函数为R：

[0052]

[0053] 步骤8：当αi与之间的残差平方和最小时，对应函数R的待定参数α0、ρH偏导数为零，

[0054]

[0055]

[0056] 步骤9：将式(4)分别代入式(5)、式(6)，整理后得到两个关于α0、ρH的方程，[0057]

[0058]

[0059] 步骤10：将方程(7)中的ρH解出，代入方程(8)整理后得到一个关于α0的一元二次方程：

[0060] Aα02+Bα0+C＝0 (9)

[0061] 其中，系数A、B、C分别等于：

[0062]

[0063]

[0064]

[0065] 步骤11：将测量数据(Hi,αi)分别代入式(10)、式(11)、式(12)，得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。

[0066] 为验证本专利提出的反应堆反应性测量基准点瞬发中子衰减参数α0数据处理的有效性，使用中国核动力院18-5临界装置试验过程中为确定瞬发中子衰减参数α0而采集的一组数据，分析每一个下降棒位Hi处BF3探测器计数曲线，采用点对点滑移迭代拟合方法处理得到相应的αi。

[0067] 该方法包括以下步骤：

[0068] 步骤一、根据堆芯对称性布置BF3探测器和中子管，将其按轴对称方式安装在活性区外围的水反射层内；

[0069] 步骤二、临界基准点αc的确定：根据堆芯对称性和提棒程序，选择用于刻度αc的控制棒，将其提升到顶，用外围控制棒调临界调平；

[0070] 步骤三、分步下降中心刻度棒，其他控制棒棒位保持不变，调节脉冲中子发生器的发射频率，使得在一个脉冲周期内，瞬发中子衰减完毕，缓发中子维持在本地水平，启动数据采集，直到测量曲线的信噪比满足试验要求停止测量；

[0071] 步骤四、观察测量曲线的缓发中子本底区域，取衰减曲线末端波动较小的N道计数的平均值作为缓发中子本底计数B；

[0072] 步骤五、扣除衰减曲线上每道的缓发中子本底计数B，在衰减曲线前端选择合适的起始道N1和终止道N2，采用点对点滑移迭代拟合方法处理计算该下降棒位Hi处的αi；

[0073] 步骤六、重复步骤三到步骤五，分别确定每一个下降棒位Hi处的瞬发中子衰减参数αi，直至H棒下插到底测量完n个(Hi,αi)数据点；

[0074] 步骤七、将n个测量数据(Hi,αi)输入根据前述算法编制好的程序，得到系数A、B、C后解方程(9)即得到所求的α0。

[0075] 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。

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