一种基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法技术

本发明专利技术涉及核电厂控制棒包壳磨损预测和控制棒组件堆芯装载方案设计技术领域，本发明专利技术提供了一种基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，包括步骤：将检查数据划分至轴向分层中，得到以控制棒单棒上的分层为最小单元的处置数据；生成定位矩阵；按照一定的顺序将每组控制棒组件定位至堆芯指定位置，直至所有的控制棒组件全部完成定位；输出装载方案。本发明专利技术提供的方法在确保下一循环寿期末所有控制棒组件满足验收准则的基础上，尽量减少控制棒更换数量，可降低核电厂控制棒更换成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法


[0001]本专利技术涉及核电厂控制棒包壳磨损预测和控制棒组件堆芯装载方案设计
，尤其涉及一种基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法。

技术介绍

[0002]控制棒组件的主要功能是为堆芯提供反应性控制，为由功率、冷却剂温度或硼浓度变化引起的堆芯反应性变化提供补偿，并提供正常和快速停堆功能，是保证反应堆安全运行的重要部件。在运行期间，控制棒与上部堆内构件控制棒导向管接触会造成包壳管外表面磨损，若磨损持续加剧，最严重的情况是出现控制棒包壳破损甚至断裂的极端情形，对反应堆的安全运行造成极大隐患，严重时甚至可能威胁核电机组安全运行。
[0003]各电厂普遍存在控制棒包壳磨损的现象。目前国内各电厂都定期对所有控制棒组件进行一次全面地检查和评估，在控制棒运行寿期末时视情况增加检查频率。根据控制棒检查结果发现，AP1000核电厂黑控制棒(RCCA)存在较多包壳磨损的情况，如对RCCA不进行合理的规划与管理，极有可能在尚未达到设计寿命之前将不满足验收准则而需要更换。大修期间更换控制棒将占用大修关键路径时间，且需要额外的控制棒备件，增加电厂运行成本。
[0004]根据控制棒的检查结果与其历史堆芯位置，能够计算出堆芯位置对应的磨损增量。基于堆芯磨损增量数据，在换料大修时将控制棒重新布置于堆芯恰当位置。本专利技术提出了一种控制棒堆芯装载设计方法，该方法以控制棒包壳磨损数据为输入，搜索输出一种控制棒堆芯位置的方案，该堆芯装载方案能够有效降低控制棒的磨损风险，以缓解控制棒包壳磨损的速率，延缓控制棒突破验收准则，达到延长控制棒使用寿命、减少大修更换控制棒的数量的目的，可提高电厂运行的经济性。
[0005]控制棒在堆芯位置中的装载方案根据排列组合有极其多种可能性。假设反应堆中共有N1个堆芯位置用来配插控制棒组件，每个位置配插一组控制棒组件，共计N1个控制棒组件，则装载方案共计有(N1)！种排列方法。以AP1000核电厂为例，黑控制棒共计53组，则黑棒装载方案共有4.27
×
10
69
种可能。
[0006]在诸多方法中，选择一种预测控制棒剩余壁厚较大、下循环寿期末满足验收准则的控制棒数量多、更换控制棒数量最少的一种装载方案，通过人工的方法难以实现。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，解决了通过人工方法难以选择一种预测控制棒剩余壁厚较大、下循环寿期末满足验收准则的控制棒数量多、更换控制棒数量最少的一种装载方案的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：将检查数据划分至轴向分层中，得到以控制棒单棒上的分层为最小单元的
处置数据；
[0011]步骤2：生成定位矩阵；
[0012]步骤3：按照一定的顺序将每组控制棒组件定位至堆芯指定位置，直至所有的控制棒组件全部完成定位；
[0013]步骤4：输出装载方案。
[0014]步骤1中，根据控制棒结构特征将控制棒在轴向分为若干分层，每个单棒轴向分层数相同，全堆芯共分为N1*N2*N3个数据单元，其中，N1为需进行堆芯装载设计的控制棒组件个数，N2为每组控制棒组件包含的单棒个数，N3为单棒轴向分层数。
[0015]步骤2中，每组控制棒在每个位置根据预测方法在寿期末包括：
[0016]超限：该组控制棒在任一单元超过验收准则；
[0017]不超限：该组控制棒在所有单元均未超过验收准则。
[0018]步骤2中，若组件预测结果超限，将排除匹配方案，并记录至矩阵；若不超限，则将该组控制棒在该堆芯位置处预测的所有单元中的最小剩余壁厚数值记录至矩阵，最终得到N1*N1的矩阵。
[0019]步骤3中，控制棒组件共N1组组件，逐一定位至N1个堆芯位置。
[0020]步骤3包括：
[0021]步骤3.1：在定位矩阵中，选取可选位置最少的控制棒将其定位至可选位置中最小剩余壁厚最大的堆芯位置处，删除其他控制棒与该堆芯位置的匹配并加入排除清单，重新计算待定位控制棒的可配插堆芯位置总数；
[0022]步骤3.2：根据步骤3.1中方法将所有控制棒完成堆芯定位；
[0023]步骤3.3：当前一控制棒定位完成并更新矩阵后，待定位控制棒的可配插堆芯位置总数为0时，按步骤3方法对前一控制棒进行重新定位；
[0024]步骤3.4：更换入堆控制棒的判断方法；
[0025]步骤3.5：若搜索中需更换控制棒，根据更换后的控制棒的包壳数据重新更新定位矩阵，按照步骤3.1至3.4重新搜索定位方案。
[0026]步骤3.1中，若出现多个控制棒可选位置相同且最少，则在这些控制棒中选择最小剩余壁厚最小的控制棒来定位。
[0027]步骤3.3包括：
[0028]步骤3.3.1：将上一组控制棒定位的堆芯位置加入排除清单，对当前控制棒进行重新定位；
[0029]步骤3.3.2：重新将上一组控制棒定位至当前可选位置中剩余壁厚最大的堆芯位置；
[0030]步骤3.3.3：上一组组件重新定位后，继续根据矩阵按照步骤3.1继续搜索下一组组件；
[0031]步骤3.3.4：若向下搜索中仍出现可配插堆芯位置总数为0，则重复本步骤3.3.1至步骤3.3.3。
[0032]步骤3.4包括：
[0033]步骤3.4.1：控制棒检查数据不满足验收准则，则更换该控制棒；
[0034]步骤3.4.2：控制棒预测下一循环寿期末在所有堆芯位置均超过验收准则，则更换
该控制棒；
[0035]步骤3.4.3：步骤3.3中当前定位的控制棒可配插位置为0，将上一组搜索的控制棒与堆芯位置组合加入排除清单后，上一组控制棒无可选堆芯位置，在此条件下更换此轮搜索中第一次出现计算后可配插堆芯位置总数为0的控制棒。
[0036]与现有技术相比，本专利技术提供的基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法具有以下有益效果：
[0037]本专利技术提供的方法在确保下一循环寿期末所有控制棒组件满足验收准则的基础上，尽量减少控制棒更换数量，可降低核电厂控制棒更换成本。
[0038]本专利技术设计得到的装载方案能够将控制棒包壳磨损得到平衡，极大地降低控制棒包壳磨损的风险，延长控制棒使用寿命。
[0039]进一步地，本专利技术搜索迭代次数少，计算数据量少，计算机可在极短时间内完成搜索方案，不占用大修关键路径时间。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术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。
[0041]图1为本专利技术所提供的基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法的流程图。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将检查数据划分至轴向分层中，得到以控制棒单棒上的分层为最小单元的处置数据；步骤2：生成定位矩阵；步骤3：按照一定的顺序将每组控制棒组件定位至堆芯指定位置，直至所有的控制棒组件全部完成定位；步骤4：输出装载方案。2.根据权利要求1所述的基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，其特征在于，步骤1中，根据控制棒结构特征将控制棒在轴向分为若干分层，每个单棒轴向分层数相同，全堆芯共分为N1*N2*N3个数据单元，其中，N1为需进行堆芯装载设计的控制棒组件个数，N2为每组控制棒组件包含的单棒个数，N3为单棒轴向分层数。3.根据权利要求1所述的基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，其特征在于，步骤2中，每组控制棒在每个位置根据预测方法在寿期末包括：超限：该组控制棒在任一单元超过验收准则；不超限：该组控制棒在所有单元均未超过验收准则。4.根据权利要求3所述的基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，其特征在于，步骤2中，若组件预测结果超限，将排除匹配方案，并记录至矩阵；若不超限，则将该组控制棒在该堆芯位置处预测的所有单元中的最小剩余壁厚数值记录至矩阵，最终得到N1*N1的矩阵。5.根据权利要求1所述的基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，其特征在于，步骤3中，控制棒组件共N1组组件，逐一定位至N1个堆芯位置。6.根据权利要求1所述的基于控制棒包壳磨损预测的控制棒堆芯装载设计方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3.1：在定位矩阵中，选取可选位置最少的控制棒将其定位至可选位置中最小剩余壁厚最大的堆芯位置处，删除其他控制棒与该堆芯位置的匹配并加入排除清单，重新计算待...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜超，黄伟兵，刘晶，官益豪，向群，滕良鹏，钱仲悠，陈理江，李昂，丁针挺，赵一凡，金岚岚，石浩宇，翁家源，
申请(专利权)人：三门核电有限公司，
类型：发明
国别省市：