[發明專利]高溫氣冷堆功率控制方法、控制系統及高溫氣冷堆核電站

有效

• 申請號: 201910496176.3
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN110289114B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 董哲;劉苗;李博文;姜頔;黃曉津
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21D3/08
• 分類號: G21D3/08;G21D3/12
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 郝文博;韓煒

本發明提供了一種高溫氣冷堆的功率控制方法，包括：獲取高溫氣冷堆的核功率設定值、核功率測量值和冷卻劑溫度測量值；根據所述的高溫氣冷堆的核功率設定值和核功率測量值，確定冷卻劑溫度設定值；根據所述冷卻劑溫度設定值和冷卻劑溫度測量值，確定冷卻劑流量設定值；和根據所述的冷卻劑流量設定值，控制冷卻劑驅動裝置的功率。

技術領域

本發明屬于核能科學與工程領域，具體來說，涉及一種調節氦氣流量的高溫氣冷堆功率控制方法。

背景技術

反應堆功率控制是核電站控制系統中最重要的一部分。功率控制需要保證核功率以及一回路冷卻劑溫度的暫態特性和穩態特性滿足反應堆安全、穩定、高效的運行要求。目前，國內外大量的學者對反應堆功率控制進行了研究?，F階段的反應堆功率控制都是采用調節控制棒棒位的方案進行實現的。具體的控制原理如圖1所示?，F有的核功率控制方案為串級控制，執行器為控制棒。控制回路外環為冷卻劑溫度控制，根據冷卻劑的設定值和測量值確定核功率設定值，控制回路內環為核功率控制，根據核功率設定值和測量值確定控制棒棒速信號，驅動控制棒運動，進而實現反應堆功率控制。對于傳統壓水堆而言，冷卻劑為一回路冷卻水；對于高溫氣冷堆，冷卻劑為一回路氦氣。由于壓水堆的一回路為恒定流量運行方式，因此只能采取上述原理的控制方案。

對于高溫氣冷堆而言，一回路的流量在不同的功率水平下并不相同，因此為變流量運行，一回路氦氣流量通過改變氦氣風機轉速進行調節。一回路氦氣流量變化時，會改變堆芯燃料元件和氦氣之間的換熱系數，使得兩者之間的換熱量發生變化，進而改變燃料元件的溫度。由于高溫氣冷堆堆芯溫度在全功率范圍內具有反應性負反饋效應，因此氦氣流量變化引起的燃料元件溫度變化通過溫度反應性負反饋改變中子通量，進而可以實現高溫氣冷堆功率控制。

背景技術部分的內容僅僅是發明人所知曉的技術，并不當然代表本領域的現有技術。

發明內容

針對現有技術缺陷中的至少一個，本發明提供一種可用于高溫氣冷堆的功率控制方法，包括：獲取高溫氣冷堆的核功率設定值、核功率測量值和冷卻劑溫度測量值；根據所述的高溫氣冷堆的核功率設定值和核功率測量值，確定冷卻劑溫度設定值；根據所述冷卻劑溫度設定值和冷卻劑溫度測量值，確定冷卻劑流量設定值；和根據所述的冷卻劑流量設定值，控制冷卻劑驅動裝置的功率。

根據本發明的一個方面，其中所述冷卻劑為氦氣，所述冷卻劑驅動裝置為氦氣風機，所述控制冷卻劑驅動裝置的功率的步驟包括：控制所述氦氣風機的轉速。

根據本發明的一個方面，所述高溫氣冷堆具有串級結構的控制回路，所述控制回路包括外環控制的主回路和內環控制的副回路。

根據本發明的一個方面，其中所述主回路根據高溫氣冷堆核功率設定值和核功率測量值，確定冷卻劑溫度設定值。

根據本發明的一個方面，其中所述副回路根據冷卻劑溫度設定值和冷卻劑溫度測量值，確定冷卻劑流量設定值，實現冷卻劑溫度控制。

根據本發明的一個方面，其中所述主回路和副回路通過比例積分控制算法來進行控制。

根據本發明的一個方面，所述的高溫氣冷堆的功率控制方法還包括：檢測高溫氣冷堆的核功率測量值和冷卻劑溫度測量值，以判斷高溫氣冷堆的運行是否發生故障；當核功率測量值出現異常時，將基于核功率設定值和核功率測量值確定的冷卻劑溫度設定值的自動運行切換至手動運行；當冷卻劑溫度測量值出現異常時，將基于冷卻劑溫度設定值和測量值確定的冷卻劑流量設定值的自動運行切換至手動運行；當上述異常解除時，手動運行切換至自動運行。