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基于Bamboo-C软件的压水堆核电厂次临界刻棒方法研究及验证

李载鹏 白家赫 万承辉 房何 潘泽飞 吴宏春

李载鹏, 白家赫, 万承辉, 房何, 潘泽飞, 吴宏春. 基于Bamboo-C软件的压水堆核电厂次临界刻棒方法研究及验证[J]. 核动力工程, 2024, 45(6): 22-29. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0022
引用本文: 李载鹏, 白家赫, 万承辉, 房何, 潘泽飞, 吴宏春. 基于Bamboo-C软件的压水堆核电厂次临界刻棒方法研究及验证[J]. 核动力工程, 2024, 45(6): 22-29. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0022
Li Zaipeng, Bai Jiahe, Wan Chenghui, Fang He, Pan Zefei, Wu Hongchun. Research and Verification of Subcritical Rod Worth Measurement Method for PWRs Based on Bamboo-C Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(6): 22-29. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0022
Citation: Li Zaipeng, Bai Jiahe, Wan Chenghui, Fang He, Pan Zefei, Wu Hongchun. Research and Verification of Subcritical Rod Worth Measurement Method for PWRs Based on Bamboo-C Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(6): 22-29. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0022

基于Bamboo-C软件的压水堆核电厂次临界刻棒方法研究及验证

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0022
基金项目: 国家重点研发计划(2022YFB1902600)
详细信息
    作者简介:

    李载鹏(1982—),男,高级工程师,现主要从事核反应堆物理及燃料管理研究,E-mail: lizpa@cnnp.com.cn

    通讯作者:

    万承辉,E-mail: wan.ch@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL329

Research and Verification of Subcritical Rod Worth Measurement Method for PWRs Based on Bamboo-C Code

  • 摘要: 控制棒价值测量是核电厂核设计验证的重要内容,传统上普遍需要在零功率物理试验中单独设置一段时间,通过硼测法、换棒法或动态刻棒方法实现控制棒价值测量,导致零功率物理试验时间较长,经济性较低。因此,本文提出了三维中子源增殖方法,基于提棒达临界过程中源量程探测器的实测数据以及Bamboo-C软件的三维堆芯数值模拟,实现次临界反应性的测量,进而获得控制棒价值。整个过程直接依赖于现有的提棒达临界规程,具有优异的工程应用能力,能够显著提高核电厂的经济性。采用田湾核电站M310机组某个循环提棒达临界过程的实测数据对本文提出的方法进行验证,验证结果表明,绝大部分的控制棒价值测量值均能够满足±10%的工程验证准则,验证效果较好,证明本文提出的方法具有工程应用的研究价值。

     

  • 图  1  基于三维中子源增殖方法的次临界刻棒流程

    Figure  1.  Flowchart of Subcritical Rod Worth Measurement Based on Improved Neutron Source Multiplication Method

    图  2  Sb-Be中子源的布置

    Figure  2.  Configuration of Sb-Be Neutron Source

    图  3  源量程探测器布置图

    Figure  3.  Layout of Source-range Detector

    图  4  停堆棒组移出顺序

    Figure  4.  Withdrawal Sequence of Shutdown Control Rods

    图  5  功率调节棒组和R棒组移出顺序

    Figure  5.  Withdrawal Sequence of Power Adjustment and R Control Rods

    图  6  停堆棒组移出时源量程探测器计数率

    Figure  6.  Source-range Detector Count Rates during Withdrawal Process of Shutdown Control Rods

    图  7  功率调节和R棒组移出时源量程探测器计数率

    Figure  7.  Source-range Detector Count Rates during Withdrawal Process of Power Adjustment and R Control Rods

    图  8  源量程探测器计数率对比结果

    Figure  8.  Comparison of Source-Range Detector Count Rates

    表  1  次临界状态的总体信息

    Table  1.   General Information of Subcritical States

    状态点 控制棒棒位/步 SR1计数率/s−1 SR2计数率/s−1
    N2 N1 G2 G1 R SA SB SC SD
    5 5 5 5 5 5 5 5 5 695 668
    5 5 5 5 5 225 5 5 5 713 675
    5 5 5 5 5 225 225 5 5 958 904
    5 5 5 5 5 225 225 225 5 957 902
    5 5 5 5 5 225 225 225 225 957 908
    225 120 5 5 5 225 225 225 225 1132 1079
    225 225 135 10 5 225 225 225 225 1173 1115
    225 225 225 110 5 225 225 225 225 1234 1171
    225 225 225 225 5 225 225 225 225 1252 1188
    225 225 225 225 150 225 225 225 225 2321 2221
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    表  2  次临界反应性结果

    Table  2.   Subcriticality Results

    状态点 理论值/pcm 实测值/pcm 误差/pcm 相对误差/%
    SR1 SR2 SR1 SR2 SR1 SR2
    12699 12707 12708 8 9 0.1 0.1
    11687 11525 11730 −161 44 −1.4 0.4
    9443 9573 9699 130 257 1.4 2.7
    8804 8957 9084 153 280 1.7 3.2
    7998 8195 8265 197 267 2.5 3.3
    6676 6805 6829 130 153 1.9 2.3
    5573 5653 5689 80 115 1.4 2.1
    4956 5010 5049 54 93 1.1 1.9
    4649 4676 4714 27 64 0.6 1.4
      1pcm=10−5
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    表  3  源量程探测器SR1和SR2分别测量的控制棒价值

    Table  3.   Control Rod Worth Measured by SR1 or SR2

    控制棒 理论值/pcm 实测值/pcm 误差/pcm 相对误差/%
    SR1 SR2 SR1 SR2 SR1 SR2
    SA 1012 1182 977 170 −35 16.8 −3.5
    SB 2244 1952 2029 −292 −215 −13 −9.5
    SC 639 616 615 −23 −24 −3.6 −3.8
    SD 806 762 820 −44 14 −5.5 1.7
    N2+部分N1 1322 1389 1436 67 114 5.1 8.6
    部分N1+部分G2+部分G1 1102 1152 1141 49 39 4.5 3.5
    部分G2+部分G1 617 644 639 27 22 4.3 3.6
    部分G1 307 333 336 26 29 8.6 9.4
    部分R 516 543 580 27 64 5.3 12.5
    功率调节棒组 3348 3518 3552 170 204 5.1 6.1
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    表  4  源量程探测器SR1和SR2测量的控制棒价值平均值

    Table  4.   Control Rod Worth Measured by Both SR1 and SR2

    控制棒 理论值/pcm 实测值/pcm 误差/pcm 相对误差/%
    SA 1012 1079.5 67.5 6.7
    SB 2244 1991.5 −252.5 −11.3
    SC 639 615.5 −23.5 −3.7
    SD 806 790.5 −15.5 −1.9
    N2+部分N1 1322 1412.5 90.5 6.8
    部分N1+部分G2+部分G1 1102 1146 44 4.0
    部分G2+部分G1 617 641.5 24.5 4.0
    部分G1 307 334.5 27.5 9.0
    部分R 516 561.5 45.5 8.8
    功率调节棒组 3348 3534.5 186.5 5.6
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-15
  • 修回日期:  2024-01-23
  • 刊出日期:  2024-12-17

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