本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及具有在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能的反應(yīng)性儀及控制方法。

背景技術(shù)：

在反應(yīng)堆首次啟動和換料后進(jìn)行的反應(yīng)堆物理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)通過刻度控制棒價(jià)值是一項(xiàng)必不可少的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)按照傳統(tǒng)的刻度控制棒價(jià)值的規(guī)程和方法進(jìn)行是一項(xiàng)操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，為提高該項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的效率，簡化實(shí)驗(yàn)的操作復(fù)雜度，由美國西屋公司提出了一種名為“動態(tài)刻度控制棒價(jià)值”的實(shí)驗(yàn)方法，該方法利用預(yù)先計(jì)算的靜態(tài)修正因子和動態(tài)修正因子修正控制棒動作引起的空間效應(yīng)，結(jié)合逆動態(tài)法計(jì)算出控制棒的積分價(jià)值和微分價(jià)值。

目前動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的實(shí)驗(yàn)程序和計(jì)算方法已成熟，并已公開發(fā)表的方式見諸于專業(yè)論文。但利用該方法并將該方法儀表化，實(shí)現(xiàn)動態(tài)刻度棒價(jià)值功能的儀表化仍然面臨諸多技術(shù)難題。

已有技術(shù)存在以下局限：

a.已有的反應(yīng)性儀不具備在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能，無法實(shí)現(xiàn)在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的操作；

b.已有的動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法沒有實(shí)現(xiàn)儀表化應(yīng)用，只停留在數(shù)據(jù)后處理的方法驗(yàn)證上，缺乏規(guī)范操作性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種將動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法儀表化實(shí)現(xiàn)、具有在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能的反應(yīng)性儀及控制方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

具有在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能的反應(yīng)性儀，包括通過數(shù)據(jù)線相連的數(shù)據(jù)處理器與信號調(diào)理器，數(shù)據(jù)處理器包括一個(gè)便攜式計(jì)算機(jī)，便攜式計(jì)算機(jī)具有數(shù)據(jù)接口a；信號調(diào)理器由機(jī)箱和印刷電路板組成，印刷電路板設(shè)置在機(jī)箱中，印刷電路板上焊裝有棒位信號接口、采集處理通訊印刷電路板、中間區(qū)電壓放大器、功率區(qū)電壓放大器和電離室電流放大器，棒位信號接口的輸入端設(shè)置有棒位信號輸入口，中間區(qū)電壓放大器和功率區(qū)電壓放大器的輸入端均設(shè)置有中子注量率電壓輸入口，電離室電流放大器的輸入端設(shè)置有電離室電流輸入口，棒位信號接口、中間區(qū)電壓放大器、功率區(qū)電壓放大器和電離室電流放大器分別通過導(dǎo)線與采集處理通訊印刷電路板連接，采集處理通訊印刷電路板上設(shè)有數(shù)據(jù)接口b，數(shù)據(jù)接口b和數(shù)據(jù)接口a通過數(shù)據(jù)線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理器與信號調(diào)理器間通過串行通訊總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，機(jī)箱內(nèi)還設(shè)置有低壓電源，低壓電源通過導(dǎo)線與印刷電路板連接。

本發(fā)明增設(shè)了測量控制棒棒位信號的采集通道，實(shí)現(xiàn)了控制棒棒位的測量，在通過數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化反應(yīng)性逆動態(tài)計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)性測量的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能，取代了以往的控制棒刻度方法，使控制棒刻度工作時(shí)間大大壓縮，工作復(fù)雜度極大的下降，有效提高了核動力裝置的運(yùn)行效率。另外動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法的儀表化實(shí)現(xiàn)，使動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的工作更加程序化和智能化，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的規(guī)范化和自動化。

優(yōu)選的，所述的數(shù)據(jù)接口a為usb接口或串行通訊接口，便攜式計(jì)算機(jī)與采集處理通訊印刷電路板之間通過usb通訊進(jìn)行信息交互，增強(qiáng)了裝置連接的便利性和通用性。

優(yōu)選的，所述的棒位信號接口的輸入端設(shè)置有多個(gè)棒位信號輸入口，從而實(shí)現(xiàn)對多個(gè)控制棒的檢測，提高裝置的工作效率。

采用所述的具有在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能的反應(yīng)性儀動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的方法，包括以下步驟：

s1、使反應(yīng)堆處于臨界附近，并保持反應(yīng)堆通量基本穩(wěn)定，堆芯內(nèi)插入的控制棒棒價(jià)值為60pcm，將棒提出活性區(qū)，反應(yīng)性儀識別該目標(biāo)控制棒抽出動作，使用逆動態(tài)法測量控制棒抽出引入的60pcm的正反應(yīng)性并記錄，當(dāng)通量水平增加到零功率物理試驗(yàn)的通量上限，將待測棒組以最大可控速度的插入堆芯，反應(yīng)性儀讀入功率量程探測器的信號，求解逆動態(tài)方程，得到反應(yīng)性，不斷的記錄控制棒棒位和通量測量結(jié)果，在控制棒到底后程序?qū)⒆詣咏Y(jié)束目標(biāo)控制棒的測量；

s2、記錄的通量值通過預(yù)先設(shè)置在程序中的靜態(tài)修正因子ssf表進(jìn)行修正，靜態(tài)修正因子ssf是一個(gè)控制棒棒位相關(guān)的一維數(shù)組，不同棒位情況下的靜態(tài)修正因子ssf不同，將對應(yīng)棒位的靜態(tài)修正因子ssf乘以對應(yīng)棒位情況下記錄的通量值得到靜態(tài)修正的通量值，該通量值是時(shí)間相關(guān)的一維數(shù)組，以此數(shù)組為數(shù)據(jù)源使用逆動態(tài)方程計(jì)算反應(yīng)性曲線，計(jì)算得到的反應(yīng)性曲線為靜態(tài)反應(yīng)性曲線，該靜態(tài)反應(yīng)性曲線是時(shí)間相關(guān)的一維數(shù)組，將靜態(tài)反應(yīng)性曲線的每個(gè)時(shí)刻值與預(yù)先設(shè)置在程序中的與棒位相關(guān)的對應(yīng)的動態(tài)修正因子dsf相乘，得到最終的動態(tài)反應(yīng)性曲線，該曲線的最大值為目標(biāo)控制棒的積分價(jià)值，而其單位控制棒行程的差分值為目標(biāo)控制棒的微分價(jià)值。

所述的動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的方法根據(jù)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的理論模型，合理的設(shè)計(jì)了靜態(tài)通量計(jì)算、逆動態(tài)方法計(jì)算靜態(tài)反應(yīng)性和動態(tài)反應(yīng)性的計(jì)算，在反應(yīng)性儀上實(shí)現(xiàn)了動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的方法，并取得了良好的試驗(yàn)效果，試驗(yàn)表明控制棒積分價(jià)值測量精度在±4％范圍內(nèi)；科學(xué)的設(shè)計(jì)了修正因子的計(jì)算方法，修正因子的計(jì)算模型正確，計(jì)算精度高。

優(yōu)選的，測量程序根據(jù)控制棒微分處理方法，識別控制棒下插的初始時(shí)間和下插到底的結(jié)束時(shí)間，并選取這一時(shí)間段的通量數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)刻度目標(biāo)控制棒棒價(jià)值計(jì)算。

優(yōu)選的，所述的根據(jù)控制棒微分處理方法識別控制棒下插的初始時(shí)間和下插到底的結(jié)束時(shí)間，并選取這一時(shí)間段的通量數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)刻度目標(biāo)控制棒棒價(jià)值計(jì)算，包括以下步驟：對控制棒棒位信號進(jìn)行微分處理，選擇第一個(gè)向下變化的曲線拐點(diǎn)和第一個(gè)向上曲線拐點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行棒位信號處理。

所述的控制棒動作識別技術(shù)解決了控制棒啟動和停止時(shí)信號抖動帶來的起始點(diǎn)和停止點(diǎn)判定不準(zhǔn)確的難題。

綜上，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明增設(shè)了測量控制棒棒位信號的采集通道，實(shí)現(xiàn)了控制棒棒位的測量，在通過數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化反應(yīng)性逆動態(tài)計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)性測量的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能，使用先進(jìn)的動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法取代了以往的控制棒刻度方法，使控制棒刻度工作時(shí)間大大壓縮，工作復(fù)雜度極大的下降，有效提高了核動力裝置的運(yùn)行效率。該反應(yīng)性儀能夠規(guī)范的實(shí)現(xiàn)動態(tài)控制棒價(jià)值的方法，將動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法儀表化實(shí)現(xiàn)，使動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的工作更加程序化和智能化，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的規(guī)范化和自動化。

2、根據(jù)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的理論模型，合理的設(shè)計(jì)了靜態(tài)通量計(jì)算、逆動態(tài)方法計(jì)算靜態(tài)反應(yīng)性和動態(tài)反應(yīng)性的計(jì)算，在反應(yīng)性儀上實(shí)現(xiàn)了動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的方法，并取得了良好的試驗(yàn)效果，試驗(yàn)表明控制棒積分價(jià)值測量精度在±4％范圍內(nèi)。

3、本發(fā)明對傳統(tǒng)反應(yīng)性儀設(shè)備硬件進(jìn)行了升級，針對動態(tài)刻度控制棒價(jià)值實(shí)驗(yàn)的需要，實(shí)現(xiàn)了量程自動切換、控制棒棒位采集和動作識別等智能化技術(shù)，消除控制棒動作引起的空間效應(yīng)等功能；科學(xué)的設(shè)計(jì)了修正因子的計(jì)算方法，修正因子的計(jì)算模型正確，計(jì)算精度高。

4、本發(fā)明除能夠利用逆動態(tài)方法測量反應(yīng)性外具有在線動態(tài)測量控制棒價(jià)值的功能，根據(jù)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法的實(shí)際需求，綜合引用各種軟硬件技術(shù)，并結(jié)合獨(dú)有的動態(tài)測量范圍切換技術(shù)、控制棒動作識別技術(shù)和動態(tài)棒價(jià)值計(jì)算流程方法等，實(shí)現(xiàn)了具有在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能的新型儀表，能夠?qū)崿F(xiàn)測量信號的自動測量范圍切換、控制棒動作識別、可有效縮短控制棒刻度實(shí)驗(yàn)時(shí)間。整個(gè)計(jì)算過程自動化程度和準(zhǔn)確度高，速度快，操作簡便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明自動測量范圍切換硬件原理；

附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：

1-數(shù)據(jù)處理器，2-信號調(diào)理器，3-便攜式計(jì)算機(jī)，4-數(shù)據(jù)接口a，5-機(jī)箱，6-印刷電路，7-棒位信號接口，8-低壓電源，9-采集處理通訊印刷電路板，10-中間區(qū)電壓放大器，11-功率區(qū)電壓放大器，12-電離室電流放大器，13-棒位信號輸入口，14-電離室電流輸入口，15-中子注量率電壓輸入口，16-數(shù)據(jù)接口b。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例：

如圖1所示，具有在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能的反應(yīng)性儀，包括通過數(shù)據(jù)線相連的數(shù)據(jù)處理器1與信號調(diào)理器2，數(shù)據(jù)處理器1包括一個(gè)便攜式計(jì)算機(jī)3，便攜式計(jì)算機(jī)3具有數(shù)據(jù)接口a4，數(shù)據(jù)接口a4通過數(shù)據(jù)線與信號調(diào)理器2相連；信號調(diào)理器2由機(jī)箱5和印刷電路板6組成，印刷電路板6設(shè)置在機(jī)箱5中，印刷電路板6上焊裝有棒位信號接口7、采集處理通訊印刷電路板9、中間區(qū)電壓放大器10、功率區(qū)電壓放大器11和電離室電流放大器12，棒位信號接口7的輸入端設(shè)置有多個(gè)棒位信號輸入口13，本實(shí)施例中棒位信號接口7的輸入端設(shè)置有8個(gè)棒位信號輸入口13，中間區(qū)電壓放大器10和功率區(qū)電壓放大器11的輸入端均設(shè)置有中子注量率電壓輸入口15，電離室電流放大器12的輸入端設(shè)置有電離室電流輸入口14，棒位信號接口7、中間區(qū)電壓放大器10、功率區(qū)電壓放大器11和電離室電流放大器12分別通過導(dǎo)線與采集處理通訊印刷電路板9連接，采集處理通訊印刷電路板9上設(shè)有數(shù)據(jù)接口b16，數(shù)據(jù)接口b16和數(shù)據(jù)接口a4通過數(shù)據(jù)線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理器1與信號調(diào)理器2間通過串行通訊總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，機(jī)箱5內(nèi)還設(shè)置有低壓電源8，低壓電源8通過導(dǎo)線與印刷電路板6連接。

信號調(diào)理器2具有1路電離室電流測量通道，采集電離室探測器電流信號，測量范圍為10^-10a～10^-4a，用以測量電離室探測器發(fā)出的中子電流信號；信號調(diào)理器2具有8路控制棒棒位測量通道，用于測量rgl棒控棒位系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的棒位信號，測量范圍為0v～10v或者4ma～20ma。

所述的數(shù)據(jù)接口a4為usb接口，便攜式計(jì)算機(jī)3與采集處理通訊印刷電路板9之間通過usb通訊進(jìn)行信息交互。

采用所述的具有在線動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能的反應(yīng)性儀動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的方法，包括以下步驟：

s1、使反應(yīng)堆處于臨界附近，并保持反應(yīng)堆通量基本穩(wěn)定，堆芯內(nèi)插入的控制棒棒價(jià)值為60pcm，將棒提出活性區(qū)，反應(yīng)性儀識別該目標(biāo)控制棒抽出動作，使用逆動態(tài)法測量控制棒抽出引入的60pcm的正反應(yīng)性并記錄，當(dāng)通量水平增加到零功率物理試驗(yàn)的通量上限，將待測棒組以最大可控速度的插入堆芯，反應(yīng)性儀讀入功率量程探測器的信號，求解逆動態(tài)方程，得到反應(yīng)性，不斷的記錄控制棒棒位和通量測量結(jié)果，在控制棒到底后程序?qū)⒆詣咏Y(jié)束目標(biāo)控制棒的測量；

功率量程探測器是核電廠堆外核儀表系統(tǒng)的一種探測器，不適于反應(yīng)性本身的設(shè)備，屬于反應(yīng)性儀借用的設(shè)備，是反應(yīng)性儀信號的來源。功率量程探測器布置在反應(yīng)堆壓力容器外，用于將泄露出反應(yīng)堆的中子信號轉(zhuǎn)化為電信號。功率量程探測器與反應(yīng)性儀的14相連。其工作的原理是電離室探測器原理，中子入射到探測器內(nèi)，與涂覆在探測器內(nèi)的硼反應(yīng)，產(chǎn)生的離子在探測器空間內(nèi)電離，探測器內(nèi)部的高壓使電離的離子定向漂移從而在探測器外的電子學(xué)電路中產(chǎn)生電流信號。

待棒組插到堆底即完成一組棒價(jià)值的測量，再將該棒組以最大可控速度提出堆外，待堆芯通量水平再次接近零功率物理試驗(yàn)的通量上限，進(jìn)行下一組棒組的測量。

s2、記錄的通量值通過預(yù)先設(shè)置在程序中的靜態(tài)修正因子ssf表進(jìn)行修正，靜態(tài)修正因子ssf是一個(gè)控制棒棒位相關(guān)的一維數(shù)組，不同棒位情況下的靜態(tài)修正因子ssf不同，將對應(yīng)棒位的靜態(tài)修正因子ssf乘以對應(yīng)棒位情況下記錄的通量值得到靜態(tài)修正的通量值，該通量值是時(shí)間相關(guān)的一維數(shù)組，以此數(shù)組為數(shù)據(jù)源使用逆動態(tài)方程計(jì)算反應(yīng)性曲線，計(jì)算得到的反應(yīng)性曲線為靜態(tài)反應(yīng)性曲線，該靜態(tài)反應(yīng)性曲線是時(shí)間相關(guān)的一維數(shù)組，將靜態(tài)反應(yīng)性曲線的每個(gè)時(shí)刻值與預(yù)先設(shè)置在程序中的與棒位相關(guān)的對應(yīng)的動態(tài)修正因子dsf相乘，得到最終的動態(tài)反應(yīng)性曲線，該曲線的最大值為目標(biāo)控制棒的積分價(jià)值，而其單位控制棒行程的差分值為目標(biāo)控制棒的微分價(jià)值。

優(yōu)選的，測量程序根據(jù)控制棒微分處理方法，識別控制棒下插的初始時(shí)間和下插到底的結(jié)束時(shí)間，并選取這一時(shí)間段的通量數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)刻度目標(biāo)控制棒棒價(jià)值計(jì)算。

所述的根據(jù)控制棒微分處理方法識別控制棒下插的初始時(shí)間和下插到底的結(jié)束時(shí)間，并選取這一時(shí)間段的通量數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)刻度目標(biāo)控制棒棒價(jià)值計(jì)算，包括以下步驟：對控制棒棒位信號進(jìn)行微分處理，選擇第一個(gè)向下變化的曲線拐點(diǎn)和第一個(gè)向上曲線拐點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行棒位信號處理。

所述的靜態(tài)修正因子ssf的計(jì)算方法為：

式中p為歸一化的節(jié)塊功率密度，w為探測器響應(yīng)因子，v為節(jié)塊體積，下標(biāo)k為節(jié)塊編號，ini對應(yīng)試驗(yàn)初始的堆芯狀態(tài)；

所述的動態(tài)修正因子dsf的計(jì)算方法為：

式中為最終測量棒價(jià)值，動態(tài)反應(yīng)性，為試驗(yàn)初始引入的反應(yīng)性，上標(biāo)“sim”表示數(shù)值模擬。

電離室探測器電流信號連續(xù)測量

為在本發(fā)明的新型反應(yīng)性儀上實(shí)現(xiàn)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值功能，電離室探測器電流信號的測量需至少實(shí)現(xiàn)3個(gè)半量級的連續(xù)測量，且測量精度需在此量程范圍內(nèi)保持基本一致。為滿足這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)本發(fā)明的新型反應(yīng)性儀的電離室電流放大器12應(yīng)用了多路線性電流放大技術(shù)配合測量范圍自動切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)電流測量范圍10^-10a～10^-4a內(nèi)等精度連續(xù)測量能力，為實(shí)現(xiàn)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值奠定了測量基礎(chǔ)，其基本原理如圖2所示，電離室電流放大器12將高阻抗的補(bǔ)償電離室輸出的微弱電流進(jìn)行放大，當(dāng)電離室電流放大器12的輸入阻抗很高、開環(huán)增益趨于無窮大時(shí)，輸出電壓u≈輸入電流i·rf,正比于輸入電流i，根據(jù)不同的輸入電流的大小，選擇合適的反饋電阻rf值進(jìn)行自動換擋，即可得到輸出電壓值，電容cf值用于降低輸出噪聲。

本實(shí)施例中便攜式計(jì)算機(jī)3使用windowsxp操作系統(tǒng)，運(yùn)行反應(yīng)性儀運(yùn)行程序。

反應(yīng)性測量

反應(yīng)性測量是反應(yīng)性儀的基礎(chǔ)功能和實(shí)現(xiàn)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的基礎(chǔ)。反應(yīng)性測量時(shí)，根據(jù)反應(yīng)堆功率水平的不同，由相應(yīng)探測器輸出的信號經(jīng)電路放大處理后輸入到本發(fā)明的反應(yīng)性儀中。電離室探測器電流信號通過電離室電流輸入口14輸入電離室電流放大器12，經(jīng)電離室電流放大器12放大的信號送入采集處理通訊印刷電路板9；中子注量率信號通過中子注量率電壓輸入口15分別輸入中間區(qū)電壓放大器10和功率區(qū)電壓放大器11，經(jīng)中間區(qū)電壓放大器10和功率區(qū)電壓放大器11放大的信號送入采集處理通訊印刷電路板9，采集處理通訊印刷電路板9將獲得的數(shù)據(jù)信號通過數(shù)據(jù)線送入便攜式計(jì)算機(jī)3，便攜式計(jì)算機(jī)3配合反應(yīng)性測量處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和處理，計(jì)算出反應(yīng)性。該反應(yīng)性測量處理軟件為傳統(tǒng)反應(yīng)性測量軟件，該軟件通過對電離室電流放大結(jié)果或中間區(qū)/功率區(qū)電壓采集結(jié)果應(yīng)用逆動態(tài)法實(shí)時(shí)計(jì)算反應(yīng)性實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)反應(yīng)性測量。

本發(fā)明的新型反應(yīng)性儀通過數(shù)據(jù)處理器1內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化反應(yīng)性逆動態(tài)計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)性測量，保證了反應(yīng)性測量精度在±4％范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確性，為實(shí)現(xiàn)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值提供可靠的數(shù)據(jù)源。其基本測量原理如下：

反應(yīng)性和中子通量密度滿足如下的中子動力學(xué)方程：

其中：

ρ—反應(yīng)性；

n(t)—平均中子密度；

λ—瞬發(fā)中子壽命；

β—緩發(fā)中子有效份額；

βi—第i組緩發(fā)中子份額；

ci(t)—第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核濃度；

λi(t)—第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核衰變常數(shù)。

數(shù)字反應(yīng)性儀的計(jì)算原理應(yīng)基于逆動態(tài)方程：

動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法的在線實(shí)現(xiàn)方法

動態(tài)刻度控制棒價(jià)值的試驗(yàn)過程如下：

在堆芯反應(yīng)性平穩(wěn)且在臨界附近，堆芯內(nèi)插入的控制棒棒價(jià)值約60pcm。將棒提出活性區(qū)，堆芯引入約60pcm的正反應(yīng)性，當(dāng)通量水平增加到零功率物理試驗(yàn)的通量上限，將待測棒組以最大可控速度的插入堆芯約70步/分鐘，反應(yīng)性儀讀入功率量程探測器的信號，求解逆動態(tài)方程，得到反應(yīng)性。待棒組插到堆底即完成一組棒價(jià)值的測量，再將該棒組以最大可控速度提出堆外，待堆芯通量水平再次接近零功率物理試驗(yàn)的通量上限，進(jìn)行下一組棒組的測量。

試驗(yàn)過程中硼濃度保持不變，非測量棒組在活性區(qū)外，堆芯最大的正反應(yīng)性約60pcm，典型堆芯的計(jì)算表明測量一組棒用時(shí)約15min，具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。

在線實(shí)現(xiàn)方法：

以傳統(tǒng)反應(yīng)性測量為基礎(chǔ)，便攜式計(jì)算機(jī)3配合動態(tài)刻度控制棒價(jià)值軟件進(jìn)行控制棒積分價(jià)值和微分價(jià)值測量。動態(tài)刻度控制棒價(jià)值軟件以傳統(tǒng)反應(yīng)性測量為基礎(chǔ)，應(yīng)用動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法進(jìn)行控制棒積分價(jià)值和微分價(jià)值測量，其測量步驟為：

首先，使反應(yīng)堆處于臨界附近，并保持反應(yīng)堆通量基本穩(wěn)定，堆芯內(nèi)插入的控制棒棒價(jià)值為60pcm，點(diǎn)擊“開始動態(tài)刻棒實(shí)驗(yàn)”按鈕開始進(jìn)行動態(tài)刻度控制棒價(jià)值實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開始前確認(rèn)被測目標(biāo)控制棒與采集的控制棒編號一致；

識別目標(biāo)控制棒抽出動作，使用逆動態(tài)法測量控制棒抽出引入的60pcm的正反應(yīng)性并記錄，之后在進(jìn)入控制棒最大棒速下插的實(shí)驗(yàn)步驟中，不斷的記錄控制棒棒位和通量測量結(jié)果，在控制棒到底后程序?qū)⒆詣咏Y(jié)束目標(biāo)控制棒的測量。

測量程序根據(jù)控制棒微分處理方法，識別控制棒下插的初始時(shí)間和下插到底的結(jié)束時(shí)間，并選取這一時(shí)間段的通量數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)刻度目標(biāo)控制棒棒價(jià)值計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)過程中記錄的通量值通過預(yù)先設(shè)置在程序中的靜態(tài)修正ssf因子表進(jìn)行修正，靜態(tài)修正ssf因子表是一個(gè)控制棒棒位相關(guān)的一維數(shù)組，不同棒位情況下的靜態(tài)修正因子ssf不同，將對應(yīng)棒位的靜態(tài)修正因子ssf乘以對應(yīng)棒位情況下記錄的通量值得到靜態(tài)修正的通量值，該通量值是時(shí)間相關(guān)的一維數(shù)組。以此數(shù)組為數(shù)據(jù)源使用逆動態(tài)方程計(jì)算反應(yīng)性曲線，計(jì)算得到的反應(yīng)性曲線為靜態(tài)反應(yīng)性曲線，該靜態(tài)反應(yīng)性曲線是時(shí)間相關(guān)的一維數(shù)組。將靜態(tài)反應(yīng)性曲線的每個(gè)時(shí)刻值與預(yù)先設(shè)置在程序中的與棒位相關(guān)的對應(yīng)的動態(tài)修正因子dsf相乘，得到最終的動態(tài)反應(yīng)性曲線，該曲線的最大值為目標(biāo)控制棒的積分價(jià)值，而其單位控制棒行程的差分值為目標(biāo)控制棒的微分價(jià)值。

控制棒位置信號的智能處理

本發(fā)明的新型反應(yīng)性儀實(shí)現(xiàn)動態(tài)刻度控制棒價(jià)值需要較為精確的控制棒位置信號作為計(jì)算控制棒積分價(jià)值的起始、結(jié)束依據(jù)和微分價(jià)值計(jì)算的刻度，新型反應(yīng)性儀以棒位測量系統(tǒng)輸出的棒位信號為信號輸入進(jìn)行棒位信號采集，采集接口兼容0v～10v或者4ma～20ma標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)模擬量信號，采集精度達(dá)到±1％，滿足計(jì)算控制棒微分價(jià)值的需要；另外，通過使用棒位信號微分判別方法解決了控制棒啟動和停止時(shí)信號抖動帶來的起始點(diǎn)和停止點(diǎn)判定不準(zhǔn)確的難題。為新型反應(yīng)性儀實(shí)現(xiàn)在線動態(tài)測量控制棒價(jià)值掃清了障礙，其基本原理為對控制棒棒位信號進(jìn)行微分處理，選擇第一個(gè)向下變化的曲線拐點(diǎn)和第一個(gè)向上曲線拐點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行棒位信號處理。

動態(tài)刻度控制棒價(jià)值方法修正因子的計(jì)算方法

試驗(yàn)過程中反應(yīng)性儀采集功率量程探測器的信號，基于逆動態(tài)方法得到反應(yīng)性。為了消除堆芯功率相對分布變化對探測器信號的影響，采用靜態(tài)修正因子修正探測器信號后用于逆動態(tài)計(jì)算。靜態(tài)修正因子和棒位相關(guān)，見式(1)，信號修正表達(dá)式為式(2)。逆動態(tài)方法得到的反應(yīng)性為動態(tài)反應(yīng)性，減去試驗(yàn)初始引入的反應(yīng)性為動態(tài)棒價(jià)值，采用動態(tài)修正因子修正得到最終測量棒價(jià)值，修正表達(dá)式為式(3)。試驗(yàn)初始引入的反應(yīng)性通過逆動態(tài)方法直接求得。

p為歸一化的節(jié)塊功率密度，w為探測器響應(yīng)因子，v為節(jié)塊體積，下標(biāo)k為節(jié)塊編號，ini對應(yīng)試驗(yàn)初始的堆芯狀態(tài)。

n＝r/ssf(2)

r為探測器信號，n為堆芯平均功率。

δρrod＝dsf×(ρdyn-ρini)(3)

動態(tài)修正因子的計(jì)算是通過數(shù)值模擬試驗(yàn)過程和反應(yīng)性儀工作過程，包括求解瞬態(tài)中子動力學(xué)、計(jì)算并修正探測器信號得到的動態(tài)反應(yīng)性，進(jìn)而得到動態(tài)修正因子。

上標(biāo)“sim”表示數(shù)值模擬。

確定論方法計(jì)算探測器響應(yīng)因子時(shí)，無法精確描述探測器的幾何結(jié)構(gòu)，而且不同的堆型其截面庫也需要進(jìn)行驗(yàn)證。本發(fā)明采用蒙特卡羅方法計(jì)算探測器響應(yīng)因子，采用連續(xù)能量點(diǎn)截面，不受幾何和能群的限制。求解固定源問題，得到不同節(jié)塊的中子源對探測器區(qū)域中子通量的貢獻(xiàn)即探測器響應(yīng)因子。這樣得到的探測器響應(yīng)因子是三維分布。

堆芯穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)計(jì)算采用節(jié)塊格林函數(shù)方法，計(jì)算考慮不連續(xù)因子。瞬態(tài)計(jì)算中采用2級2階的對角線隱式龍格庫塔格式dirk(2,2)進(jìn)行時(shí)間離散，通過嵌入1階格式，實(shí)現(xiàn)時(shí)間步長自適應(yīng)，通過用戶輸入最大可接受的計(jì)算誤差自調(diào)節(jié)時(shí)間步長計(jì)算，毋需用戶設(shè)定計(jì)算的時(shí)間步長劃分，能在保證計(jì)算精度的同時(shí)提高計(jì)算效率。

采用靜態(tài)修正因子和動態(tài)修正因子修正測量結(jié)果，從理論上保證了測量的精度。采用能群和幾何適應(yīng)性較強(qiáng)的蒙特卡羅方法計(jì)算三維的探測器響應(yīng)因子，采用龍格庫塔格式離散瞬態(tài)時(shí)間導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，保證了計(jì)算精度并提高了計(jì)算效率。

如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。