控制棒棒位预测方法和装置与流程

本发明属于核电，具体涉及一种控制棒棒位预测方法和装置。

背景技术：

1、实时准确地监测控制棒位置,可以及时发现控制棒故障或异常,防止反应性失控导致堆芯功率分布严重偏斜,避免局部过热损伤燃料元件,同时为控制棒价值曲线的标定和反应性反馈效应的分析提供可靠数据,是确保微型核反应堆安全高效运行的重要保障。

2、微型核能装置结构布置紧凑，堆芯体积小，压力容器不便于设置堆内探测器孔道；先进微型堆运行温度高，堆内仪表服役环境恶劣，往往是高温高压高辐照，可能还存在腐蚀、空间狭小等问题，很难找到合适的堆内探测器类型。

3、目前控制棒棒位的测量是通过棒位探测器实现，常用的有角度式、超声式和电感式，其中角度式和超声式棒位探测器机械结构复杂且精度较低，应用受到限制；电感式探测器在核电站中得到广泛应用，但精度仍然不够高。因此，现有技术中，对于控制棒棒位的预测准确度较低。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种控制棒棒位预测方法和装置，使用该方法可以提高对控制棒棒位预测的准确度。

2、第一方面，本发明实施例提供一种控制棒棒位预测方法，应用于微型核反应堆，所述方法是包括：

3、获取所述微型核反应堆的堆外探测器的待分析探测数据；

4、确定所述待分析探测数据对应的堆芯功率k个主成分的主成分系数，所述主成分为能够反映堆芯功率分布变异性的特征，所述主成分系数为堆芯功率在所述主成分上的投影，所述k个主成分通过对功率样本数据进行主成分分析得到，所述功率样本数据包括所述微型核反应堆在控制棒的n个棒位下采集的堆芯功率数据，k为大于1的整数，n为正整数；

5、基于所述待分析探测数据对应的主成分系数，利用棒位预测函数确定所述微型核反应堆的控制棒棒位，所述棒位预测函数用于表征所述主成分系数与控制棒的棒位之间的函数关系。

6、可选地，所述确定所述待分析探测数据对应的k个主成分的主成分系数之前，还包括：

7、获取所述微型核反应堆n个棒位下对应的n个子功率数据和堆外探测器采集的n个棒位对应的n个子探测数据；

8、针对所有棒位下对应的所述子功率数据利用主成分分析法，确定所述微型核反应堆的堆芯功率的k个主成分、第一主成分系数以及转换矩阵，所述第一主成分系数为所述n个子功率数据的k个主成分对应的主成分系数；

9、根据所述n个棒位、所述第一主成分系数和所述转换矩阵，生成所述棒位预测函数。

10、可选地，所述获取所述微型核反应堆n个棒位对应的n个子功率数据，包括：

11、根据所述微型核反应堆的构造，将堆芯划分为m个节块；

12、利用蒙特卡罗程序计算所述n个棒位的所述m个节块的节块功率；

13、将每种棒位的所述m个节块的节块功率确定为一个子功率数据，得到所述n个子功率数据。

14、可选地，所述根据所述n个棒位、所述第一主成分系数和所述转换矩阵，生成所述棒位预测函数，包括：

15、根据所述转换矩阵，得到第二主成分系数，所述第二主成分系数为所述n个棒位在所述k个主成分上的主成分系数；

16、根据所述第一主成分系数和所述第二主成分系数，确定所述棒位预测函数。

17、可选地，所述根据所述第一主成分系数和所述第二主成分系数，确定所述棒位预测函数，确定所述棒位预测函数，包括：

18、步骤1：获取初始函数模型，所述初始函数模型与k的数值关联；

19、步骤2：根据所述第一主成分系数和所述第二主成分系数，采用最小二乘法确定初始函数模型的参数，得到目标参数；

20、步骤3：基于所述初始函数模型和所述目标参数得到所述棒位预测函数。

21、可选地，所述基于所述初始函数模型和所述目标参数得到所述棒位预测函数之后，还包括：

22、基于预设棒位的主成分系数，利用所述棒位预测函数，计算得到所述预设棒位的主成分系数对应的预测棒位，所述预设棒位的主成分系数为所述预设棒位的子功率数据在所述k个主成分上的主成分系数；

23、在所述预测控制棒棒位与所述预设棒位之间的偏差值大于预设阈值的情况下，令k＝k+1，返回执行所述步骤1、步骤2和步骤3，直到所述偏差值小于等于预设阈值。

24、可选地，所述微型核反应堆包括r组堆外探测器，

25、所述堆外探测器采集的n个棒位对应的n个子探测数据，包括：

26、根据所述微型核反应堆的构造和所述r组堆外探测器，利用蒙特卡罗程序计算所述n个棒位下的所述r组堆外探测器的探测数据；

27、将每种棒位下的所述r组堆外探测器的探测数据确定为一个子探测数据，得到所述n个子探测数据。

28、可选地，所述根据所述n个棒位、所述第一主成分系数和所述转换矩阵，生成所述棒位预测函数之后，还包括：

29、根据所述n个子探测数据和所述第一主成分系数，生成所述堆外探测器的响应方程；

30、所述确定所述待分析探测数据对应的堆芯功率k个主成分的主成分系数，包括：

31、基于所述待分析探测数据和所述堆外探测器的响应方程，得到所述探测数据对应的k个主成分的主成分系数，所述响应方程用于表征所述主成分系数与堆外探测器探测数据之间的函数关系。

32、可选地，所述根据所述n个子探测数据和所述第一主成分系数，生成所述堆外探测器的响应方程，包括：

33、根据所述微型核反应堆的构造，将堆芯划分为m个节块，其中，m＝i*j，i为堆芯轴向节块划分个数，j为堆芯径向节块划分个数；

34、采用蒙特卡罗方法，获取堆外探测器的堆芯各轴向节块的第一响应矩阵；

35、采用蒙特卡罗方法，获取堆外探测器的堆芯各径向节块的第二响应矩阵；

36、将所述第一响应矩阵和所述第二响应矩阵相乘，得到堆外探测器的响应矩阵；

37、根据每个子探测数据和第一主成分系数，以及堆外探测器的响应矩阵，构建所述堆外探测器的响应方程。

38、第二方面，本发明实施例还提供一种控制棒棒位预测装置，其特征在于，应用于微型核反应堆，所述装置包括：

39、第一获取模块，用于获取所述微型核反应堆的堆外探测器的待分析探测数据；

40、第一确定模块，与所述第一获取模块连接，用于确定所述待分析探测数据对应的堆芯功率k个主成分的主成分系数，所述主成分为能够反映堆芯功率分布变异性的特征，所述主成分系数为堆芯功率在所述主成分上的投影，所述k个主成分通过对功率样本数据进行主成分分析得到，所述功率样本数据包括所述微型核反应堆在控制棒的n个棒位下采集的堆芯功率数据，k为大于1的整数，n为正整数；

41、第二确定模块，分别与所述第一获取模块和所述第一确定模块连接，用于基于所述待分析探测数据对应的主成分系数，利用棒位预测函数确定所述微型核反应堆的控制棒棒位，所述棒位预测函数用于表征所述主成分系数与控制棒的棒位之间的函数关系。

42、本技术的控制棒棒位预测方法，通过获取微型核反应堆的堆外探测器的待分析探测数据；确定待分析探测数据对应的堆芯功率k个主成分的主成分系数；基于所述待分析探测数据对应的主成分系数，利用棒位预测函数确定微型核反应堆的控制棒棒位，棒位预测函数用于表征所述主成分系数与控制棒的棒位之间的函数关系。利用堆外探测器数据和主成分分析方法来预测微型核反应堆控制棒棒位，由此，在无法直接采集堆芯数据的情况下，可以通过堆外探测器采集的探测数据准确推断和监测核反应堆的运行状态。