[發明專利]一種基于動態模式分解的氙演變預測方法及系統

在審

• 申請號: 202110692512.9
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113392530A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 龔禾林;李慶;于穎銳;陳長;鐘旻霄
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/16
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種基于動態模式分解的氙演變預測方法及系統，該方法包括：S1：獲取反應堆堆芯若干個探測器點集合，及對應t時刻實測功率值；S2：以固定采樣間隔，并收集前M個時刻的探測器實測值形成第一矩陣、第二矩陣；S3：根據第一矩陣、第二矩陣，組裝r×r維組裝矩陣，并對組裝矩陣進行特征值分解，得到特征值矩陣和特征值系數；S4：構建氙演變的r階動態模式；S5：根據氙演變的r階動態模式，采用氙演變預測模型，對當前時刻以后的氙演變進行預測。本發明用于氙瞬態下反應堆中探測器信號或探測器實測功率的預測；本發明顯著提高了氙瞬態預測的精度和效率，有助于強化反應堆運行支持能力，提升反應堆運行的安全性。

技術領域

本發明涉及核反應堆運行支持技術領域，具體涉及一種基于動態模式分解的氙演變預測方法及系統，可擴展反應堆在線監測系統的功能，提升在線監測系統的預測能力。

背景技術

在反應堆運行中，氙由于吸收截面較大，氙濃度對裂變反應率影響較大，大型反應堆在功率瞬變時通常伴隨氙振蕩。采取適當的措施對氙振蕩進行精確的監測和預測，確保采取正確的控制措施，有利于監測反應堆的運行安全。

通常，對氙振蕩的預測采取利用反應堆物理計算軟件進行直接模擬，但該方法需要精確的邊界條件和初始條件，實際運行過程中因為反應堆功率運行史的不確定性，精確的邊界條件和初始條件難以獲取。一部分研究人員通過建立氙、碘分布的參數化橢圓圖，實現了對軸向功率偏移(AO)的跟蹤預測，但建模過程略顯復雜。此外，可通過布置在堆內的探測器對氙振蕩情景下的功率分布進行直接監測，但該方法不能對未來時刻的氙演變情況進行預測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中對氙振蕩的預測采取利用反應堆物理計算軟件進行直接模擬，但該方法需要精確的邊界條件和初始條件，實際運行過程中因為反應堆功率運行史的不確定性，精確的邊界條件和初始條件難以獲取；另外，通過建立氙、碘分布的參數化橢圓圖，實現了對軸向功率偏移(AO)的跟蹤預測，但建模過程略顯復雜；精度不高等問題。

本發明目的在于提供一種基于動態模式分解的氙演變預測方法及系統，本發明采用前沿的動態模式分解(DMD)算法，針對氙演變物理行為進行數學建模，實現了在不需要精確物理模型以及初始條件和邊界條件的情況下，僅依賴布置在堆芯內部的探測器的實際測量值序列，對未來1-5小時的氙演變行為的精確預測。本發明采用創新的動態模式分解(DMD)算法實現了不需要模型的反應堆氙演變行為的精確預測，本發明可應用于“華龍一號”反應堆堆芯在線監測系統的升級，其他大型反應堆(如二代、二代加反應堆)推廣應用，具備廣闊的應用前景和經濟及社會效益。

本發明通過下述技術方案實現：

一方面，本發明提供了一種基于動態模式分解的氙演變預測方法，該方法包括：

S1：獲取反應堆堆芯若干個探測器點集合，及對應t時刻實測功率值；

S2：以固定采樣間隔，并收集前M個時刻的探測器實測值形成第一矩陣、第二矩陣；其中，所述第一矩陣為以當前時刻減去固定采樣間隔往前推M個時刻的探測器實測值組成的矩陣，所述第二矩陣為以當前時刻往前推M個時刻的探測器實測值組成的矩陣；

S3：根據得到的第一矩陣、第二矩陣，組裝r×r維組裝矩陣，并對所述組裝矩陣進行特征值分解，得到特征值矩陣和特征值系數；

S4：根據所述特征值系數和第一矩陣，構建氙演變的r階動態模式；

S5：根據氙演變的r階動態模式，采用氙演變預測模型，對當前時刻t0以后的時刻t的氙演變進行預測。