[發明專利]一種熱管冷卻反應堆測點優化布置及故障診斷方法及系統

在審

• 申請號: 202110845420.X
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113591406A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 孫培偉;蒲松茂;孫浩溈;馬騫;魏新宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06K9/62;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種熱管冷卻反應堆測點優化布置及故障診斷方法及系統，選擇熱管冷卻反應堆中蒸發段與絕熱段之間，以及絕熱段與冷凝段之間作為測點位置；確定測點位置的測點熱管的數量，在熱管上分別布置溫度測點；收集溫度測點處的溫度、反應堆堆芯功率測量值和熱電轉化裝置的電功率測量值，結合計算流體力學模擬手段實現對熱管冷卻反應堆的精確模擬計算，進行信息融合處理得到每根熱管在蒸發段與絕熱段之間，以及熱管在絕熱段與冷凝段之間的溫度；根據計算的溫度數據判斷熱管冷卻反應堆中每根熱管是否正常工作，并判斷出破損熱管的數量和位置。本發明通過測點位置選擇，測點數量優化，測點信息融合，最終對每根熱管都能夠進行故障診斷。

技術領域

本發明屬于反應堆故障診斷技術領域，具體涉及一種熱管冷卻反應堆測點優化布置及故障診斷方法及系統。

背景技術

與壓水堆、沸水堆和高溫氣冷堆相比，熱管冷卻反應堆因為其可靠性高、噪聲低和結構緊湊等特點，被廣泛應用于航空航天和深海探測等領域。在熱管冷卻反應堆中，熱管是連接反應堆堆芯與熱電轉化裝置的能量傳遞設備，其安全運行對于熱管冷卻反應堆至關重要。

然而，由于熱管冷卻反應堆長時間在深海或深空工作，且熱管工作溫度較高，一般為1000K，當熱管發生故障時，若不及時發現處置，會影響熱管冷卻反應堆的正常運行，可能會使得其它熱管相繼發生故障，嚴重時會導致反應堆堆芯損壞，引起安全事故，并危害環境安全。

因此有必要對熱管的工作狀態進行有效監測，掌握發生故障的熱管數量等信息，為進行熱管堆的控制與運行提供信息。由于熱管冷卻反應堆結構緊湊，如果每根熱管都安裝傳感器，對熱管進行測量，則會導致傳感器數量巨大，相應的信號傳輸和收集裝置也會大量增加，增加了建設和運行成本，且熱管冷卻反應堆的體積有限，由于物理空間的限制也不能實現安裝。因此，有必要采用軟測量手段即信息融合方法結合有限數量的實測數據進行熱管工作狀態的監測，同時對測點實現優化布置，在保證對熱管進行有效監測的基礎上，達到經濟有效的目標。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種熱管冷卻反應堆測點優化布置及故障診斷方法及系統，過測點位置選擇，測點數量優化，測點信息融合，最終對每根熱管都能夠進行故障診斷。

本發明采用以下技術方案：

一種熱管冷卻反應堆測點優化布置及故障診斷方法，包括以下步驟：

S1、選擇熱管冷卻反應堆中蒸發段與絕熱段之間，以及絕熱段與冷凝段之間作為測點位置；

S2、對步驟S1測點位置的熱管溫度進行模糊聚類分析，確定測點熱管的數量m，在m根熱管上分別布置2個溫度測點；

S3、基于步驟S2確定的溫度測點數量，收集溫度測點處的溫度、反應堆堆芯功率測量值和熱電轉化裝置的電功率測量值，結合計算流體力學模擬手段實現對熱管冷卻反應堆的精確模擬計算，根據實測的熱管溫度進行信息融合處理，得到每根熱管在蒸發段與絕熱段之間，以及熱管在絕熱段與冷凝段之間的溫度；

S4、根據步驟S3計算的溫度數據判斷熱管冷卻反應堆中每根熱管是否正常工作，并判斷出破損熱管的數量和位置。

具體的，步驟S2中，首先確定熱管的截面形狀，然后對測點進行篩選，再分別對篩選的蒸發段與絕熱段之間，以及絕熱段與冷凝段之間的測點進行模糊聚類分析，得到最終用于熱管冷卻反應堆的溫度測點。

進一步的，模糊聚類分析具體為：

采用相關系數法建立模糊相似矩陣；采用平方法求取模糊相似矩陣的傳遞閉包作為模糊等價矩陣；根據模糊等價矩陣,在[0,1]中選取閾值λ，對溫度變量分類，在每個類中選取某一個測點安裝傳感器，監測熱管冷卻反應堆工作狀態。