一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào)，計(jì)算出蒸汽發(fā)生器熱功率WSG、其他熱源輸入的熱功率WΔPr以及測(cè)量?jī)x表、采集板卡、計(jì)算公式等的相對(duì)不確定度uWR后，再根據(jù)公式WR＝WSG-WΔPr+uWR計(jì)算出壓水堆堆芯的功率WR。本發(fā)明提供的第三代壓水堆堆芯的功率的計(jì)算方法可用于核電站的保護(hù)系統(tǒng)的高功率水平保護(hù)功能和反應(yīng)堆熱功率的校核，并且在簡(jiǎn)化計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了計(jì)算精度。
【專利說明】—種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種核電站壓水堆堆芯功率測(cè)量技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]第三代壓水堆堆芯功率的計(jì)算，主要用于核電站的保護(hù)系統(tǒng)的高功率水平保護(hù)功能和反應(yīng)堆熱功率的校核，對(duì)核電站反應(yīng)堆的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，起著非常重要的作用，而我國(guó)現(xiàn)有的核電技術(shù)的壓水堆核電站基本都是第二代、第二代半，使用的熱平衡計(jì)算方法，也只能用于第二代、第二代半核電技術(shù)的壓水堆核電站的堆芯熱功率的計(jì)算，無法用于第三代核電技術(shù)壓水堆堆芯熱功率的計(jì)算。
[0003]另外，由于現(xiàn)有的熱平衡計(jì)算方法中，對(duì)水和水蒸汽熱力性質(zhì)的計(jì)算，使用的是舊標(biāo)準(zhǔn)的公式，在計(jì)算精度上也有待提高。
[0004]因此，需要能應(yīng)用于第三代核電技術(shù)壓水堆堆芯熱功率的計(jì)算方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決可以用于第三代核電技術(shù)壓水堆堆芯熱功率的計(jì)算方法，可以在熱平衡計(jì)算方法中，需要計(jì)算熱平衡方程中的水和水蒸汽的熱力性質(zhì)等參數(shù)，以及計(jì)算熱平衡方程中的給水流量等參數(shù)，進(jìn)而求出反應(yīng)堆堆芯熱功率。堆芯熱功率的計(jì)算結(jié)果，還需要考慮到測(cè)量信號(hào)使用的傳感器、變送器、采集信號(hào)使用的采集板卡、熱平衡方程中的使用的計(jì)算公式等環(huán)節(jié)造成的不確定度以及其他熱源輸入的熱功率。
[0006]因此，本發(fā)明提供了一種可用于核電站的保護(hù)系統(tǒng)的高功率水平保護(hù)功能和反應(yīng)堆熱功率的校核的第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào)，計(jì)算出蒸汽發(fā)生器熱功率Wse、其他熱源輸入的熱功率、相對(duì)不確定度uWK后，再根據(jù)公式Wk=ffSG-ff.Pr+uffE計(jì)算出壓水堆堆芯的功率WK，所述的相對(duì)不確定度uWK包括:測(cè)量?jī)x表、采集板卡、計(jì)算公式的不確定度。
[0007]其中，所述蒸汽發(fā)生器熱功率Wse可由公式:%G = (Hv-He)Qe-(Hv-Hp)Qp計(jì)算得到，其中，Hv為濕蒸汽j:含，He為主給水j:含，Hp為排污j:含，Qe為主給水流量，Qp為排污流量，所述排污流量Qp為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào)，由蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)APG測(cè)量得到，取值范圍0-17kg/s。
[0008]1.本發(fā)明中的濕蒸汽焓扎由式:扎=1!1'+(11)!1\得到，其中:x為蒸汽品質(zhì)的取值范圍0.95-1，H"v為飽和蒸汽焓，H’ ν為飽和水焓，其中，
[0009]1.1飽和蒸汽焓Η〃ν由式:
[0010]

【權(quán)利要求】
1.一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，用于核電站的保護(hù)系統(tǒng)的高功率水平保護(hù)功能和反應(yīng)堆熱功率的校核，其特征在于，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào)，計(jì)算出蒸汽發(fā)生器熱功率Wse和相對(duì)不確定度UWk后，再根據(jù)公式Wk = ffSG+uffE計(jì)算出壓水堆堆芯的功率\，所述的相對(duì)不確定度uWK包括:測(cè)量?jī)x表、采集板卡、計(jì)算公式的不確定度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)Wse = (Hv-He) Qe- (Hv-Hp) Qp計(jì)算得到所述蒸汽發(fā)生器熱功率Wse，其中，Hv為濕蒸汽焓，He為主給水j:含，Hp為排污j:含，Qe為主給水流量，Qp為排污流量， 所述濕蒸汽焓Hv和所述排污焓Hp，由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào):主蒸汽壓力Pvvp經(jīng)過計(jì)算得到； 所述主給水焓Ηε，由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào):主給水壓力Pare和主給水溫度經(jīng)過計(jì)算得到； 所述Q6為主給水流量，由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào):主給水壓力、主給水壓差ΛΡ和主給水溫度Tare經(jīng)過計(jì)算得到； 所述排污流量Qp為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào)，由蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)APG測(cè)量得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，所述的濕蒸汽焓Hv由式:HV = χΗ〃ν+(1-χ)Η’ν得到，其中:χ為蒸汽品質(zhì)，取值范圍為.0.95-1，Η〃ν為飽和蒸汽焓，H’ ν為飽和水焓，其中， (3.1)所述飽和蒸汽焓Η"ν由式:
π = Pvvp/p*, τ = T*/t, p* = IMPa, T* = 540K，R = 0.4615261^1---1,所述主蒸汽壓力Pvvp,是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信號(hào)，由主蒸汽芊統(tǒng)VVP測(cè)量得到，t為飽和溫度值，由步驟(3.3)計(jì)算得到，kjkg^r1是單位量綱，1、η力系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97 ； (3.2)所述飽和水焓H’ ν由式
.31 = Ρννρ/ρ*, τ = T*/t, P* = 16.53MPa, Τ* = 1386K, R = 0.461，
t為飽和溫度值，由步驟(3.3)計(jì)算得到，IHni為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97 ；
(3.3)所述飽和溫度t由式:
-F-(F2-4EG)i]>
E = β 2+η3 β +η6
F = Ii1 β 2+η4 β +η7
G = η2 β 2+η5 β +η8
β = (Ρ-/ρ*)。.25
P* = IMPaI^ni為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，所述排污焓Hp與所述飽和水焓H’ v取值相同，即Hp = H’ v。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，所述主給水焓由式
得到，其中，π =Pare/p*，τ = T*/Tare, p* =16.53MPa，T* = 1386K，R = 0.461526^8^, Ji^ni 為系數(shù),來自于標(biāo)準(zhǔn) IAPWS-1F97, Pare為王給水壓力，Tare為王給水溫度，所述王給水壓力Pfffe和所述王給水溫度Tfffe，是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量信號(hào)，由主給水流量系統(tǒng)ARE測(cè)量得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，所述主給水流量Q6由式
得到，其中，π =P_/P'C為流出系數(shù)，由步驟(6.1)計(jì)算得到；P為密度，由步驟(6.2)計(jì)算得到；ε為流體可膨脹系數(shù)，這里ε = 1， d為孔板節(jié)流孔直徑，β為孔板內(nèi)徑與管道內(nèi)徑的比值，所述孔板節(jié)流孔直徑d和所述孔板內(nèi)徑與管道內(nèi)徑的比值β是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量信號(hào)，取自系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)，所述的參數(shù)值取自標(biāo)準(zhǔn) IS05167-2003。 Pare為主給水壓力，Λ P為主給水壓差，所述主給水壓力Pare和所述主給水壓差ΛΡ均為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量信號(hào)，由主給水流量系統(tǒng)ARE測(cè)量得到； (6.1)所述流出系數(shù)C由式
得到，其中: ReD為迭代后的雷諾數(shù)，由步驟(6.3)計(jì)算得到； L^= I1ZDf)為孔板上游端面到上游取壓口的距離除以管道直徑的值， L’2(= 1’2/Df)為孔板下游端面到下游取壓口的距離除以管道直徑的值， Df為孔板上游取壓法蘭內(nèi)徑，取自系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)，所述參數(shù)值取自標(biāo)準(zhǔn)IS05167-2003 ； 對(duì)于角接取壓口 =L1 = L’ 2 = 25.4/Df，
對(duì)于 D 和 D/2 取壓口 =L1 = I, Lj2 = 0.47, 對(duì)于法蘭取壓口 =L1 = V2 = 25.4/Df，
(6.2)所述給水密度P由式
得到，其中
J1、Iii為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97 ； (6.3)所述迭代后的雷諾數(shù)Re11由式
得到，其中 μ !為給水動(dòng)力粘度，由步驟(6.4)計(jì)算得到； (6.4)所述給水動(dòng)力粘度μ I由式
得到，其中
δ = ρ/ρ*, θ = Tare/T*，P * = Pc = 322kgnT3，Τ* = Tc = 647.096K, μ * =lX10_6Pa.s，P為密度值，由公式(6.2)計(jì)算得到，1、為系數(shù)，來自于標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-1F97。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，所述蒸汽發(fā)生器有多臺(tái)，優(yōu)選4臺(tái)，所述壓水堆堆芯的功率為
其中，
為4臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率的總功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的任一第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，所述不確定度uWK由公式:得到，其中， Wsgi為第I臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率、Wse2為第2臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率、Wse3為第三臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率、Wse4S第四單臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率，所述每臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率由所述公式Wse=(Hv-He) Qe-(Hv-Hp) Qp 得到；
為第I臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率相對(duì)不確定度、
為第2臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率相對(duì)不確定度、
為第3臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率相對(duì)不確定度、
為第4臺(tái)蒸汽發(fā)生器熱功率相對(duì)不確定度，所述每臺(tái)蒸汽發(fā)生器的熱功率相對(duì)不確定度計(jì)算方法相同，由公式
f為蒸汽發(fā)生器出口焓值相對(duì)不確定度，由所述主蒸汽系統(tǒng)VVP的蒸汽壓力測(cè)量不確定度和水蒸汽熱力性質(zhì)計(jì)算不確定度得到； M1-FT為主給水焓值相對(duì)不確定度，由所述主給水流量控制系統(tǒng)ARE的主給水溫度測(cè)量
He的不確定度和水蒸汽熱力性質(zhì)計(jì)算不確定度得到；
Al/,, t為排污焓值相對(duì)不確定度，等于飽和水焓值的不確定度，由主蒸汽系統(tǒng)VVP的蒸
P汽壓力測(cè)量不確定度和水和水蒸汽熱力性質(zhì)計(jì)算不確定度得到； AQ #為給水流量相對(duì)不確定度，所述給水流量相對(duì)不確定度由步驟(10.1)得到；
AQ., ^為污流量相對(duì)不確定度，來自工藝設(shè)計(jì)參數(shù)；
為其他熱源輸入的熱功率不確定度，來自工藝設(shè)計(jì)參數(shù)；
,APr (8.1)所述給水流量相對(duì)不確定度由式:
得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第三代核電站壓水堆堆芯功率計(jì)算方法，其特征在于，還包括其他熱源輸入的熱功率W_，所述的壓水堆堆芯的功率Wk的計(jì)算公式為:WK =Wse-W_+uWK，其中，所述其他熱源輸入的熱功率的計(jì)算包括:主泵帶入的熱量、補(bǔ)給泵帶入的熱量、穩(wěn)壓器帶入的熱量、非再生熱交換器帶走的熱量、密封水換熱器帶走的熱量、反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)帶走的熱量以及系統(tǒng)熱損失，正常情況下，所述其他熱源輸入的熱功率W.Pr的數(shù)值變化不大，優(yōu)選的，所述= 26麗。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104200061SQ201410373737
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】鄧喜剛, 鄭夕佳, 高景斌, 宋憲均, 王剛, 蘇宇, 李強(qiáng), 劉昕亞, 柏祥基 申請(qǐng)人:北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司, 中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司