beacon在ap1000核电机组运行中的应用

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1、BEACON在AP1000核电机组运行中的应用　　　　摘要：BEACON系统根据AP1000堆内核测系统提供的实时堆芯参数和相关电厂过程参数，直接计算出停堆裕度和堆芯功率分布参数，这不但可以方便运行人员对这些参数的监测，而且可以帮助运行人员有效利用堆芯设计裕量，提高电厂的经济性。文章对BEACON在AP1000核电机组运行中的应用进行了研究。下载论文网　　关键词：AP1000；BEACON；停堆裕度；堆芯功率分布；核电机组　　中图分类号：TL362文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）17-0026-03　　1概述　　BEACON（Bestesti

2、matecoreoperation）系统是经美国核管会批准的堆芯监测系统，它可以根据AP1000堆内核测系统提供的实时堆芯参数和相关电厂过程参数，实时绘出堆芯的三维功率分布，以便反应堆操纵员进行堆芯监测和物理人员进行堆芯分析。　　BEACON系统已经在美国核电厂内得到了广泛应用，三门核电的AP1000机组将在国内首次应用该系统进行堆芯监测和堆芯分析。本文将介绍BEACON系统的结构和工作原理，分析BEACON系统的应用如何改变了反应堆操纵员进行堆芯监测的方式，为在AP1000核电机组运行过程中应用BEACON系统进行堆芯监测提供帮助。本文中不涉及物理人员应用BEA

3、CON系统进行堆芯分析的相关内容。　　2AP1000堆内核测系统简介　　与传统核电厂采用移动式中子探测器测量堆芯轴向和径向的中子通量分布不同，AP1000的堆内核测系统采用固定式堆内中子探测器。AP1000堆芯中共布置了42个堆内仪表套管组件，每个仪表套管组件包含7个钒热中子固定式自给能探测器，其中最长的钒热中子探测器基本横跨堆芯活性区，其余6个探测器的顶部与最长的探测器顶部齐高，但长度依次递减最长探测器长度的1/7。通过这样的布置，就可以测量出随堆芯高度变化的7段区域的轴向功率分布。　　AP1000堆内核测系统采用钒热中子自给能探测器，发射体材料钒俘获中子后形成

4、短寿命的β放射性同位素。活化了的发射体在β衰变过程中发射高能电子，通过测量这个电流就可测出中子通量密度。自给能探测器利用辐射能量直接使电极充电，因此不需要外电源。相对于堆外中子探测器，钒热中子自给能探测器的响应速度较慢，不能用作反应堆保护信号。另外，只有在反应堆功率不小于20%时钒热中子自给能探测器的测量信号才有效。　　AP1000堆内核测系统的自给能探测器信号经由电厂总线传输至数据显示和处理系统（DDS），进而传送给BEACON系统。固定式堆内核测系统的使用，使得BEACON系统可以持续获得实时堆芯参数，为持续绘制堆芯三维功率分布图打下了基础。　　3BEACON

5、系统的结构　　BEACON系统由4个独立的子功能模块“plant_if”、“updater”、“monitor”和“watch_dog”组成，如图1所示。其中“plant_if”模块用于从电厂过程计算机网络获取电厂状态参数，并放置在共用数据池中供BEACON系统的其他模块使用。“updater”模块使用从共用数据池中获得的电厂状态参数更新堆芯模型，生成堆芯参考功率分布。“monitor”模块将堆内探测器信号与相应的堆芯参考功率分布数据相比较，生成堆芯测量功率分布。“watch_dog”模块用于监测BEACON系统其他三个模块的工作状态，当其中某个模块在异常工况下停

6、止工作时“watch_dog”模块可以发出提示信息，并可以重新启动故障模块。　　图1BEACON系统结构简图　　4BEACON系统的工作原理　　为了实时绘制堆芯三维功率分布，并计算出相应的停堆裕度、堆芯功率分布等参数，BEACON系统主要采用了以下工作步骤：　　生成堆芯参考功率分布　　BEACON系统在持续获取相关电厂状态输入参数的基础上，通过用于堆芯核设计的先进节块程序（AdvancedNodalCode）来求解两群中子扩散方程，以生成堆芯参考功率分布。　　生成校正因子　　之后，将堆内探测器信号与所在位置的堆芯参考功率分布数据相比较，生成一系列校正因子。　　生成

7、测量功率分布　　通过样条拟合的方法，将生成的校正因子扩展至整个三维堆芯，因此堆芯中无探测器的位置也获得相应的校正因子。结合堆芯参考功率分布和校正因子，即可获得堆芯测量功率分布数值。　　生成堆芯功率分布限值　　在得到堆芯三维测量功率分布值之后，BEACON系统可以利用计算程序，计算出最小DNBR（DeparturefromNucleateBoilingRatio）和峰值线功率密度。　　另外，BEACON系统还可以根据控制棒位、硼浓度、堆芯功率、冷却剂平均温度等参数来计算反应堆停堆裕度。　　5停堆裕度的监测方式　　停堆裕度的定义为：假定最大价值的一组控制棒卡在堆外，其

8、余所有控制