獲取用于核電站輻射仿真系統(tǒng)的多核素等效參數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種獲取用于核電站輻射仿真系 統(tǒng)的多核素等效參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 核電站模擬機(jī)是核電站設(shè)計(jì)驗(yàn)證、系統(tǒng)研究分析以及操作員培訓(xùn)的重要工具。核 電站最大的特點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生放射性物質(zhì)。因此，核電站設(shè)計(jì)和運(yùn)行的首要問題，是保證 放射性物質(zhì)得到控制，防止輻射物質(zhì)的泄漏和擴(kuò)散。在核電站模擬機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)放射性物質(zhì) 泄漏狀態(tài)及輸運(yùn)迀移的準(zhǔn)確仿真，能為核電站的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供有效的參考依據(jù)，也能為 操作員的培訓(xùn)提供正確的放射性信息，間接保障核電站的安全。
[0003] 然而，目前大部分模擬機(jī)輻射監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)事故工況下的核電廠輻射仿真存在較大 的偏差。究其原因，一方面是對(duì)不同事故狀態(tài)下反應(yīng)堆的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足甚至缺失，另一 方面是輻射監(jiān)測系統(tǒng)的仿真建模方法尚存在不足之處。相應(yīng)的仿真建模方法包括相關(guān)的電 站系統(tǒng)模型、物理機(jī)理模型以及多核素等效參數(shù)獲取方法。
[0004] 在建立輻射監(jiān)測仿真系統(tǒng)的時(shí)候人們往往重視電站系統(tǒng)模型及物理模型，而忽視 多核素等效為單一核素的等效參數(shù)的獲取。多核素等效為單一核素是核電模擬機(jī)實(shí)現(xiàn)工程 模型簡化和運(yùn)行實(shí)時(shí)性要求的必要手段。先前因各核素衰變動(dòng)態(tài)特性各不相同，導(dǎo)致情況 復(fù)雜難以精確量化，故而往常人們會(huì)憑借工程經(jīng)驗(yàn)人為地選取一個(gè)所屬核素類中占輻射源 項(xiàng)比重大且半衰期較長的核素作為該類核素的等效代表核素，并在等效參數(shù)上做一些人為 的變更。這種等效參數(shù)并沒有詳細(xì)定量地考慮各個(gè)核素的具體比重，也沒有考慮到與核素 等效密切相關(guān)的時(shí)間因素，因此具有較大的隨意性、不確定性或偏差，從而給模擬機(jī)輻射監(jiān) 測系統(tǒng)的仿真精度帶來顯著的影響。此外，還存在某一電站的核素等效參數(shù)不能直接用作 另一電站的核素等效參數(shù)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于為解決上述問題而提供一種等效精度高、適用性廣且使用方便 的獲取用于核電站輻射仿真系統(tǒng)的多核素等效參數(shù)的方法。
[0006]為此，本發(fā)明公開了一種獲取用于核電站輻射仿真系統(tǒng)的多核素等效參數(shù)的方 法，包括
[0007]S10,收集可靠的放射性源項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟S20 ;
[0008]S20,處理收集到的放射性源項(xiàng)數(shù)據(jù)，明確每一大類核素所含的具體核素及其放射 性活度或者比活度，進(jìn)入步驟S30 ;
[0009]S30,由核數(shù)據(jù)庫獲取各相應(yīng)核素的半衰期及相對(duì)原子質(zhì)量，并計(jì)算出相應(yīng)的衰變 常數(shù)，進(jìn)入步驟S40;
[0010]S40,針對(duì)所要仿真的問題及其最大時(shí)間TP，判定是否需要采用分段等效，如果 否，則進(jìn)入步驟S50 ;如果是，則進(jìn)入步驟S60 ;
[0011]S50,計(jì)算問題時(shí)間t=TP所對(duì)應(yīng)的等效活度衰減率λM，問題初始時(shí)刻t= 0所 對(duì)應(yīng)的等效核衰變常數(shù)λnjp問題時(shí)間t=TP所對(duì)應(yīng)的等效核相對(duì)原子質(zhì)量My進(jìn)入步驟 S80；
[0012]S60,確定問題時(shí)間的分段節(jié)點(diǎn)\，進(jìn)入步驟S70;
[0013]S70,計(jì)算各分段問題時(shí)間節(jié)點(diǎn)t= \所對(duì)應(yīng)的等效活度衰減率（λj，等效核衰 變常數(shù)和等效核相對(duì)原子質(zhì)量,，進(jìn)入步驟S80;
[0014] S80,將等效活度衰減率和等效核衰變常數(shù)λne代入等效核活度函數(shù) 乂⑴=[4, ',]如?中，或?qū)⒌刃Щ疃人p率（入冊）j和等效核衰變常數(shù)（入ne)』代入等效 核活度函數(shù)
中，判斷等效核活度函數(shù)與各核 素的疊加活度函數(shù)的誤差是否滿足設(shè)定的誤差要求，如果是，則進(jìn)入步驟S90;如果否，則 判斷前述計(jì)算過程是否是采用整段等效，如果否，則返回步驟S60重新進(jìn)行時(shí)段劃分，如果 是，則判斷是否仍采用整段等效，如果否，則返回步驟S60,如果是，則進(jìn)入步驟S90;
[0015] 其中，N。為問題初始時(shí)刻t=0時(shí)的放射性原子核數(shù)目，（NA為第j時(shí)段的初始 時(shí)刻的放射性原子核數(shù)目，特別地，N。；
[0016]S90,輸出最終的等效活度衰減率λae或（λae)j，等效核衰變常數(shù)λne或（λne)種 等效核相對(duì)原子質(zhì)量l或（MJ,，即獲得多核素等效參數(shù)。
[0017] 進(jìn)一步的，還包括如下步驟：
[0018] 把得到的最終的等效活度衰減率λ&或（λj和等效核相對(duì)原子質(zhì)量Μ6或（MJ 置入輻射監(jiān)測仿真系統(tǒng)的核素輸運(yùn)模型參數(shù)中，以模擬在輸運(yùn)過程中核素的動(dòng)態(tài)變化特 性，把得到的最終的等效核衰變常數(shù)(λ 和等效核相對(duì)原子質(zhì)量Mjg⑶上置入 輻射監(jiān)測仿真系統(tǒng)的輻射監(jiān)測儀表計(jì)算式中，以計(jì)算核素的放射性水平。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟S20具體包括
[0020]S201，處理收集到的放射性源項(xiàng)數(shù)據(jù)，明確每一大類核素所含的具體核素及其放 射性活度或者比活度，進(jìn)入步驟S202;
[0021] S202,以活度最小或比活度最小的核素的相應(yīng)值作為除數(shù)因子，將其他核素的活 度或比活度分別除以該除數(shù)因子，使得各核素的活度或比活度轉(zhuǎn)化為相對(duì)的無量綱活度 比，進(jìn)入步驟S30。
[0022] 進(jìn)一步的，所述步驟S60中，確定問題時(shí)間的分段節(jié)點(diǎn)tj，采用人為設(shè)定時(shí)間節(jié)點(diǎn) 或采用程序自動(dòng)搜索計(jì)算分段時(shí)間節(jié)點(diǎn)并考慮工程仿真問題的需要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以獲得 實(shí)用的分段時(shí)間節(jié)點(diǎn)t,。
[0023] 進(jìn)一步的，所述步驟S80具體為，繪制等效核活度函數(shù)與各核素的疊加活度函數(shù) 曲線圖，并將其輸出到同一圖形界面，觀察兩者變化趨勢是否有良好的吻合度，以判斷是否 滿足設(shè)定的誤差要求。
[0024] 進(jìn)一步的，所述步驟S80中，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算等效核活度函數(shù)與各核素的疊加活 度函數(shù)的誤差，判斷其是否滿足設(shè)定的誤差要求，所述誤差判斷公式為
[0025]
[0026] 其中，Atotal(t)為各核素的疊加活度函數(shù)，δ。為設(shè)定的誤差限值。
[0027] 進(jìn)一步的，所述等效活度衰減率的計(jì)算公式為
所述等效核衰變常數(shù)的計(jì)算公式為
等效核相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算公式為
[0028] 其中，\。為問題初始時(shí)刻t=0時(shí)的第i類核素放射性原子核數(shù)目，λi為第i類 核素的衰變常數(shù)，Mi為第i類核素的相對(duì)原子質(zhì)量。
[0029] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0030] 本發(fā)明通過給等效核素賦予兩個(gè)等效常數(shù)，一個(gè)等效常數(shù)用于描述原子核數(shù)的衰 減概率，另一個(gè)等效常數(shù)用于描述放射性活度衰減的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)考慮了具有任意運(yùn)行 歷史的核反應(yīng)堆源項(xiàng)數(shù)據(jù)和影響核素等效參數(shù)的時(shí)間因素，并對(duì)仿真問題的時(shí)間跨度可采 用分段等效或整段等效，從而具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0031] 1.等效精度更高，能夠高度準(zhǔn)確地模擬多核素放射活性的動(dòng)態(tài)變化特性；
[0032] 2.適用性更廣泛，可應(yīng)用于幾乎所有類型的核電站，可針對(duì)具有任意運(yùn)行歷史的 核電站；
[0033] 3.使用方便。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的獲取流程圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的源項(xiàng)數(shù)據(jù)表圖；
[0036]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的等效參數(shù)表圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的等效效果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0039] 在此之前，先對(duì)本發(fā)明涉及到的基本原理進(jìn)行簡要說明。
[0040]一·衰變常數(shù)部分
[0041] 放射性核素的指數(shù)衰變規(guī)律：
[0042] N(t) =N〇e