确定核反应堆自然循环流量的方法和系统与流程

本发明主要涉及一体化小型反应堆测量领域，尤其涉及一种确定核反应堆自然循环流量的方法和系统。

背景技术：

1、核反应堆通常采用热启动的方案，因此要求核反应堆堆芯在到达临界状态前，冷却剂的温度必须升温升压达到热备用状态。而针对无主泵的小型反应堆，通常会在外部设立一个启动加热系统来执行一回路的升温操作。同时反应堆为了给临界状态做准备，需要在反应堆临界前对堆内的硼酸溶液浓度进行稀释。为了避免在稀释的过程中出现反应堆局部进入临界状态的情况，硼酸溶液的稀释过程必须在堆内拥有足够的自然循环流量下进行，因此，对堆内自然循环流量的测量是十分必要的。由于一体化小型反应堆的堆内结构紧凑，难以直接布置流量测量仪表，因此本领域亟待一种能够间接测量和计算启动加热稳态工况下堆内自然循环流量的方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种确定启动加热稳态工况下堆内自然循环流量的方法和系统，能够通过间接测量来计算加热稳态工况下堆内自然循环流量。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种确定核反应堆自然循环流量的方法，所述核反应堆包括压力容器、加热设施、位于所述压力容器内的堆芯、堆内热段、堆内冷段以及一二回路换热组件，所述方法包括以下步骤：根据伯努利方程建立包含核反应堆自然循环流量的第一方程，所述第一方程的参数包括热段密度和冷段密度，所述冷段密度是冷段温度的函数，所述热段密度是未知的热段温度的函数；确定所述加热设施的加热功率；根据所述加热设施的热功率等于一二回路换热组件的换热功率建立第二方程，所述第二方程包括一二回路换热组件一回路侧进口比焓、一二回路换热组件一回路侧出口比焓和所述自然循环流量，其中所述一二回路换热组件一回路侧进口比焓是未知的热段温度的函数，所述一二回路换热组件一回路侧出口比焓是所述冷段温度的函数；以及联立所述第一方程和所述第二方程求出所述自然循环流量。

3、可选地，所述加热设施包括启动加热系统，所述启动加热系统用于向堆内热段注入热水，所述方法还包括：检测所述启动加热系统在压力容器上的进口温度和出口温度、所述一回路压力，以及所述启动加热系统注入的质量流量；确定所述加热设施的加热功率的步骤包括：根据所述进口温度、所述出口温度、所述一回路压力以及所述启动加热系统注入的质量流量计算启动加热注入流的热功率；

4、可选地，所述第一方程为：

5、

6、其中ρ是一回路冷却剂密度，ζ是堆内流动路径的流阻系数，q是所述自然循环流量；a是流道的横截面积；ρ(th)是所述热段密度；ρ(tc)是所述冷段密度；g是重力加速度；h是冷、热段高度差，th是所述热段温度，tc是冷段温度。

7、可选地，所述第二方程为：

8、δes＝[h(th)-h(tc)]·q

9、其中δes表示启动加热注入流的热功率，h(th)表示一二回路换热组件一回路侧进口比焓，h(tc)表示一二回路换热组件一回路侧出口比焓。

10、可选地，所述方法还包括根据所述冷段温度，由水物性得到所述冷段密度和所述一二回路换热组件一回路侧出口比焓。

11、可选地，根据所述进口温度、所述出口温度、所述一回路压力以及所述启动加热系统注入的质量流量计算启动加热注入流的热功率的步骤包括：根据所述进口温度、所述出口温度和所述一回路压力确定启动加热系统注入堆内的介质比焓与从堆内排出的介质比焓的焓差δhs；以及根据如下算式计算所述启动加热注入流的热功率：δes＝δhs·qs，其中qs为所述启动加热系统注入的质量流量。

12、为解决上述技术问题，本发明提供了一种确定核反应堆自然循环流量的系统，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现如上所述的方法。

13、为解决上述技术问题，本发明提供了一种存储有计算机程序代码的计算机存储介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如上所述的方法。

14、与现有技术相比，本发明无需在一体化小型堆堆内安装一回路流量直接测量装置来测量堆内自然循环流量，只需通过间接测量的方式来计算堆内自然循环流量，可以有效监测堆内自然循环流量的情况，从而确认自然循环流量满足安全限值的要求。

技术特征：

1.一种确定核反应堆自然循环流量的方法，所述核反应堆包括压力容器、加热设施、位于所述压力容器内的堆芯、堆内热段、堆内冷段以及一二回路换热组件，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热设施包括启动加热系统，所述启动加热系统用于向堆内热段注入热水，所述方法还包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一方程为：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二方程为：

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括根据所述冷段温度，由水物性得到所述冷段密度和所述一二回路换热组件一回路侧出口比焓。

6.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，根据所述进口温度、所述出口温度、所述一回路压力以及所述启动加热系统注入的质量流量计算启动加热注入流的热功率的步骤包括：

7.一种确定核反应堆自然循环流量的系统，包括：

8.一种存储有计算机程序代码的计算机存储介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法。

技术总结本发明提供了一种确定核反应堆自然循环流量的方法和系统，方法包括检测一回路在压力容器上的进口温度和出口温度、一回路压力，以及启动加热系统注入的质量流量；建立计算自然循环流量的第一方程；根据进口温度、出口温度、一回路压力以及启动加热系统注入的质量流量计算启动加热注入流的热功率；根据启动加热注入流的热功率等于一二回路换热组件的换热功率建立第二方程；联立第一方程和第二方程并求出自然循环流量。本申请提供的方法和系统能够间接测量和计算启动加热稳态工况下堆内自然循环流量，有效监测堆内自然循环流量的情况，从而确认自然循环流量满足安全限值的要求。技术研发人员：周彬,余建辉,严锦泉,王煦嘉,张赫男,周韦受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2