[發明專利]一種基于s域線性方程組消除SPND延遲的方法及系統

在審

• 申請號: 202210116498.2
• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114491392A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張清民;劉時語;邵壯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/13
• 分類號: G06F17/13;G06F17/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 白文佳

本發明公開了一種基于s域線性方程組消除SPND延遲的方法及系統，獲取電流與各核素核子密度及中子通量密度的微分方程；對微分方程進行拉普拉斯變換，得到各中間核素與中子通量密度傳遞函數的s域線性方程組；再根據Cramer法則求解s域線性方程組，得到各中間核素與通量的傳遞函數；將傳遞函數離散化，并根據離散傳遞函數得到中間核素關于通量的遞推關系；根據電流及中間核素核子密度的表達式，建立通量計算遞推式從而消除延遲成分的影響。該方法可以對自給能中子探測器的延遲電流信號進行修正，克服中間核素半衰期帶來的信號延遲，且將微分方程組轉化為代數方程組減少了推導的復雜程度，使得多延遲成分探測器延遲消除遞推式的建立更容易。

技術領域

本發明屬于中子探測技術領域，涉及一種基于s域線性方程組消除SPND延遲的方法及系統。

背景技術

作為新一代能源，核能具有能量密度高、無溫室氣體排放等優點，因此核能具有較好的應用前景。然而，由于核反應堆內環境惡劣，反應堆的安全性分析十分復雜，嚴重限制了核能發展。在核反應堆中，中子通量密度是監測和控制反應堆正常運行的關鍵物理量，為了保證反應堆的正常運行，需要對其堆內中子通量進行監測。

目前常用的中子探測器按其工作機理可以分為氣體探測器、半導體探測器、閃爍體探測器以及自給能探測器。然而，反應堆堆芯內部探測環境惡劣，一般為高溫、高壓、強輻照環境，其對中子探測器的要求較高，要求耐高溫、耐輻照，結構簡單、小型化。其中，氣體探測器難以適應堆內的高溫高壓環境；半導體探測器只適用于測量反應堆的快中子能譜，對現有的熱中子反應堆應用價值不大；閃爍體探測器受外加高壓影響很大，而堆內難以實現穩定的外加高壓電源。

相比之下，自給能探測器不需外加偏壓、結構簡單、體積小、全體固化、電子學設備簡單等特性使之特別適宜于反應堆堆芯高中子通量的探測。目前，¹⁰³Rh(銠)探測器、⁵¹V(釩)探測器和⁵⁹Co(鈷)探測器應用較為多。自給能探測器的探測原理如附圖1所示，探測器放在堆內，與中子發生核反應后會經過幾種不同途徑放出電子，當電子到達收集極被收集時，將會在回路中產生電流；此電流強度與堆內中子通量密度有關系，可以通過測量這一電流實現測量中子通量的目的。

在當前的自給能探測器中，¹⁰³Rh探測器應用較為廣泛。然而，由于¹⁰³Rh元素在中子場中吸收中子后會形成不穩定核素，不穩定核素的衰變產生電子(或者伽瑪射線，伽瑪射線通過與物質相互作用轉變為電子)形成探測器的電流信號。顯然，由于不穩定核素半衰期的存在，電流信號不能及時反映中子通量的改變。比如，將自給能探測器突然放入一個恒定的中子場中，電流信號需要幾分鐘才能達到穩定值(時間與不穩定核素的半衰期有關)。這顯然不符合反應堆堆芯中子通量的實時監控的要求。為了實現實時監測反應堆中子通量的目的，需要對測量電流進行延遲修正，消除信號的延遲成分。

目前很多學者對自給能探測器延遲消除算法有過許多研究，得出了很多的成果，但在建立延遲消除算法時，需要求解微分方程組，然而微分方程組的求解十分復雜，不同探測器的求解方式也有所差別。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，提供一種基于s域線性方程組消除SPND延遲的方法及系統，旨在解決現有技術中自給能探測器在建立延遲消除算法時，存在求解微分方程組復雜度高且不同探測器的求解方式不同的缺陷性技術問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明提出了一種基于s域線性方程組消除SPND延遲的方法，包括如下步驟：

獲取SPND中間核素核子密度關于中子通量密度的微分方程，獲取探測電流關于各中間核素核子密度及中子通量密度的表達式；將中間核素核子密度關于中子通量密度的微分方程進行Laplace變換，得到中間核素關于中子通量密度傳遞函數的s域線性方程組；