本發明涉及核工程技術與反應堆安全控制，具體而言，涉及一種基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法。

背景技術：

1、傳統的二代及二代加壓水堆核電廠運行時，依靠設置的運行圖以及超溫和超功率保護通道實現對運行機組的保護，基于運行圖設計的反應堆保護邏輯是較為保守的，影響反應堆運行靈活性，限制反應堆的運行范圍，進而影響核電廠運行經濟性。

2、現有的俄羅斯vver1000和法國的epr兩個機型中，都實現了堆芯運行的在線保護功能，但是上述兩個機型的在線保護技術均是在考慮較大的不確定性基礎上實現的對堆芯運行的在線保護。造成上述在線保護技術不確定性較大的原因，在于計算其保護參數所使用的中間參數精度受反應堆堆芯狀態變化的影響，反應堆瞬態過程中堆芯狀態變化明顯，中間參數和堆芯狀態不匹配，因此導致保護參數計算不確定性較大，使得原本采用在線保護技術帶來的堆芯運行范圍增加效果被較大的不確定性所影響，使得堆芯運行范圍相對減少，未能夠充分發揮在線保護技術對于反應堆運行范圍的提升作用。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，旨在解決現有的在線保護方法的在線保護系統整體計算不確定性較高，未能夠充分發揮在線保護技術對于反應堆運行范圍的提升作用的問題。

2、本發明的通過以下技術方案實現：

3、一種基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，包括步驟：

4、基于堆芯的實時燃耗數據，通過仿真模塊，模擬若干套預設棒位下的堆芯狀態；

5、獲取模擬過程中，每套預設棒位下的堆芯狀態對應的第一中間參數，采集堆芯測量系統的實時電信號數據和反應堆控制系統的實時棒位數據，并將第一中間參數、實時電信號數據和實時棒位數據反饋給快速評價模塊；

6、根據第一中間參數，通過快速評價模塊，以反應堆實測棒位數據修正第一中間參數，得到第二中間參數；

7、基于第二中間參數和實時電信號數據，通過快速評價模塊，計算堆芯的在線保護參數；

8、基于堆芯的在線保護參數，并根據預設的保護參數閾值，通過快速評價模塊對堆芯的安全裕量進行評價。

9、可選地，所述基于堆芯的實時燃耗數據，通過仿真模塊，模擬若干套預設棒位下的堆芯狀態的具體過程為：

10、獲取堆芯的實時燃耗數據，預設仿真周期；基于仿真周期，周期性建立若干個堆芯仿真模型，每個周期對應一個堆芯仿真模型，每個堆芯仿真模型模擬一套預設棒位下的堆芯狀態。

11、可選地，根據堆芯測量系統探測器的實際布置和性能參數，在仿真模型中設置相應的探測器參數；運行仿真模型，模擬堆芯在不同預設棒位下的中子通量分布和輻射強度，計算探測器對應的理論電信號數據，從仿真結果中提取堆芯的功率分布數據。

12、可選地，所述第一中間參數包括：組件級別的組網三維功率分布參數和燃料棒級別的精細三維功率分布參數。

13、可選地，所述采集堆芯測量系統的實時電信號數據和反應堆控制系統的實時棒位數據的具體過程為：

14、通過堆芯測量系統布置在堆芯周圍的探測器陣列，實時采集堆芯內中子通量或相關輻射產生的電信號數據；通過反應堆控制系統實時獲取反應堆內所有控制棒的實時棒位數據。

15、可選地，所述根據第一中間參數，通過快速評價模塊，以反應堆實測棒位數據修正第一中間參數，得到第二中間參數的具體過程為：

16、快速評價模塊接收仿真模塊傳輸的每套預設棒位下的第一中間參數，并根據實時采集的控制棒棒位數據，通過插值或擬合方法，以反應堆實測棒位數據修正第一中間參數，得到第二中間參數。

17、可選地，所述基于第二中間參數和實時電信號數據，通過快速評價模塊，計算堆芯的在線保護參數的具體過程為：

18、快速評價模塊根據修正后的第二中間參數和堆芯測量系統實時采集的電信號數據，通過預先設定的保護參數計算模型，計算出當前堆芯的在線保護參數。

19、可選地，所述保護參數計算模型的具體構建過程為：

20、根據堆芯的物理特性和反應堆的運行原理，選取反映堆芯安全性的關鍵參數；

21、基于堆芯的歷史運行數據和實驗數據，分析關鍵參數與堆芯在線保護參數之間的相關性，通過統計方法或機器學習算法，建立關鍵參數與在線保護參數之間的數學關系模型；

22、對建立的數學關系模型進行驗證和優化，確保其能夠準確反映堆芯的實際運行狀態，并具備良好的預測能力；

23、將經過驗證和優化的數學關系模型作為保護參數計算模型，集成到快速評價模塊中，用于實時計算堆芯的在線保護參數。

24、可選地，所述基于堆芯的在線保護參數，并根據預設的保護參數閾值，通過快速評價模塊對堆芯的安全裕量進行評價的具體過程為：

25、快速評價模塊將計算得到的在線保護參數與預設的保護參數閾值進行比較，評估當前堆芯運行的安全裕量；若在線保護參數超過保護參數閾值，則發出預警或觸發保護動作；根據安全裕量，優化反應堆運行策略。

26、可選地，基于優化后的反應堆運行策略，通過反應堆控制系統調整控制棒的位置，使反應堆在安全裕量范圍內運行；將評價結果和采取的調整措施反饋給仿真模塊，優化仿真模塊的參數配置。

27、本發明的技術方案至少具有如下優點和有益效果：

28、提高反應堆運行靈活性與經濟性：通過基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，能夠更精確地根據反應堆的實際運行狀態調整保護參數，避免了傳統基于運行圖設計的反應堆保護邏輯所帶來的保守性，有助于擴大反應堆的運行范圍，提高反應堆的運行靈活性，從而優化核電廠的運行效率和經濟性。

29、減少在線保護技術的不確定性：通過實時采集堆芯測量系統的電信號數據和反應堆控制系統的棒位數據，并結合仿真模塊模擬的堆芯狀態，對中間參數進行修正，從而得到更準確的第二中間參數，有效減少了因反應堆瞬態過程中堆芯狀態變化導致的中間參數與堆芯狀態不匹配的問題，降低了在線保護技術的不確定性，使得堆芯運行范圍得以更準確地擴展。

30、增強反應堆安全性：基于修正后的中間參數和實時電信號數據計算得到的在線保護參數，能夠更準確地反映反應堆的實際安全狀態；通過快速評價模塊對堆芯安全裕量的評價，可以及時發現并應對潛在的安全風險，確保反應堆在安全裕量充足的條件下運行，提高了反應堆的整體安全性。

31、提升核電廠自動化與智能化水平：本發明的實施依賴于先進的仿真技術和實時數據采集技術，實現了對反應堆狀態的實時監測和快速評價，不僅提高了核電廠的自動化水平，還為核電廠的智能化運行提供了有力支持，有助于推動核電廠向更加高效、安全、智能的方向發展。

技術特征：

1.一種基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，包括步驟：

2.如權利要求1所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，所述基于堆芯的實時燃耗數據，通過仿真模塊，模擬若干套預設棒位下的堆芯狀態的具體過程為：

3.如權利要求2所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，根據堆芯測量系統探測器的實際布置和性能參數，在仿真模型中設置相應的探測器參數；運行仿真模型，模擬堆芯在不同預設棒位下的中子通量分布和輻射強度，計算探測器對應的理論電信號數據，從仿真結果中提取堆芯的功率分布數據。

4.如權利要求1所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，所述第一中間參數包括：組件級別的組網三維功率分布參數和燃料棒級別的精細三維功率分布參數。

5.如權利要求1所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，所述采集堆芯測量系統的實時電信號數據和反應堆控制系統的實時棒位數據的具體過程為：

6.如權利要求1所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，所述根據第一中間參數，通過快速評價模塊，以反應堆實測棒位數據修正第一中間參數，得到第二中間參數的具體過程為：

7.如權利要求1所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，所述基于第二中間參數和實時電信號數據，通過快速評價模塊，計算堆芯的在線保護參數的具體過程為：

8.如權利要求7所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，所述保護參數計算模型的具體構建過程為：

9.如權利要求1所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，所述基于堆芯的在線保護參數，并根據預設的保護參數閾值，通過快速評價模塊對堆芯的安全裕量進行評價的具體過程為：

10.如權利要求9所述的基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，其特征在于，基于優化后的反應堆運行策略，通過反應堆控制系統調整控制棒的位置，使反應堆在安全裕量范圍內運行；將評價結果和采取的調整措施反饋給仿真模塊，優化仿真模塊的參數配置。

技術總結
本發明涉及核工程技術與反應堆安全控制技術領域。提供了一種基于控制棒棒位信息的在線保護參數快速評價方法，包括步驟：基于堆芯的實時燃耗數據，模擬若干套預設棒位下的堆芯狀態；獲取每套預設棒位下的堆芯狀態對應的第一中間參數，采集實時電信號數據和實時棒位數據；根據第一中間參數，以反應堆實測棒位數據修正第一中間參數，得到第二中間參數；基于第二中間參數和實時電信號數據，計算堆芯的在線保護參數；基于堆芯的在線保護參數，并根據預設的保護參數閾值，通過快速評價模塊對堆芯的安全裕量進行評價。解決了現有的在線保護方法的在線保護系統整體計算不確定性較高，未能夠充分發揮在線保護技術對于反應堆運行范圍的提升作用的問題。

技術研發人員：崔懷明,劉同先,周金滿,王晨琳,劉琨,陳長,李向陽,王江宇,劉啟偉,李天涯,郭銳,蔡云,謝運利
受保護的技術使用者：中國核動力研究設計院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28