（大亚湾核电运营管理有限责任公司 运行一部 广东深圳）
摘要：大亚湾核电站的反应性计算是通过人工及读取机组相关参数后，查询运行图册曲线图得到相应的数据，再经过手工计算得到反应性计算结果，人工读取机组参数、查运行图册、手工计算等过程均容易出错。此外大亚湾核电站每台机组几乎每天都需要进行一回路换水操作，操作频繁，出错风险高。本文针对上述问题，提出有效解决方案。
关键词：反应性自动计算；一回路换水；自动监测；曲线数据化；氙毒
0.引言
稳定功率运行时（氙毒处于平衡状态），核电机组需定期进行稀释操作以补偿堆芯燃料燃耗效应导致反应性的降低，稀释操作前需进行反应性计算，确保稀释引入的正反应性能将一回路平均温度调整所需的值；机组升降功率或升降功率后氙毒尚未平衡阶段，需通过各种反应性调节手段维持一回路平均温度、轴向功率偏差等参数处于要求范围内，因此升降功率前也必须进行反应性计算。
功率运行期间反应性的变化量之和为零，即∑△ρ= 0（其中△ρ表示反应性变化量）。影响反应性的因素包括：氙毒、钐毒、堆芯燃耗、一回路平均温度、功率、R棒棒位、G棒棒位、一回路硼浓度。因此有：
△ρ氙毒+△ρ钐毒+△ρ燃耗+△ρ温度+△ρ功率+△ρR棒+△ρG棒+△ρ硼浓度=0
以往反应性计算过程就是由操纵员根据当前及目标的机组状态参数，在运行图册中依次查询以上公式中相关的反应性数据，然后根据查得的数据通过手工进行反应性平衡计算。而在人工读取机组参数、查运行图册、手工计算等过程均容易出错，鉴于此，提出使用计算机程序自动完成反应性计算的方法。
为控制核电厂一回路冷却剂水质使其既满足化学与放射化学技术规范的要求，又不会引起反应性的较大改变，需定期使用与一回路硼浓度一致的硼水置换一回路中的冷却剂，此过程称为一回路换水操作。由于该操作执行频度高（几乎每台机组每天需要执行一次），容易出现人因失误。
鉴于此，提出一种使用计算机自动监测并在发现异常时通过语音方式进行提示的方法。
1.反应性自动计算
1.1数据获取
PI（Plant Infomation System）是OSIsoft公司开发的一套基于Client/Server结构的软件应用平台。目前大亚湾核电站已部署PI实时数据库系统，该系统可对机组参数进行实时采集，通过程序调用PI SDK（Software Development Kit）提供的接口函数，即可实时读取需要的机组状态参数，反应性相关的参数包括：核功率、R棒棒位、G棒棒位、一回路硼浓度。
由于用于反应性计算的部分数据，包括硼酸箱的硼浓度、堆芯燃耗是存放在“化学分析与燃耗”的网站页面中，为实现这些数据的自动读取，使用Microsoft.XMLHTTP组件，远程抓取网站页面所有数据后，再使用正则表达，根据所需数据的字符串特征，设计匹配模式，对所获取的页面数据进行分析匹配，实现硼酸箱的硼浓度、堆芯燃耗的自动读取。
1.2运行图册曲线图数据化
为了让计算机程序识别运行图册中的曲线图，首先需将图册内相关的反应性曲线进行数据化，本文采用开源软件Engauge Digitizer。根据曲线图的特点，采取两种方法：第一种方法是通过Engauge Digitizer软件，选取曲线上一系列的点，通过曲线拟合，得出曲线的N阶多项式方程：
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以R棒微分价值曲线为例，从运行图册中选取点的坐标见表一，拟合曲线（6阶多项式方程）的系数见表二。拟合曲线的均方根误差值为0.160203（均方根误差：RMSE =
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，m为选取的曲线点数）。
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表一
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表二
第二种方法是针对使用第一种方法得出的拟合曲线与原曲线误差较大时使用，原理相对简单，仅需在曲线上按固定的横坐标间隔选取一系列的点，做成数据表，根据实际横坐标读数通过线性插值得到所需的纵坐标读数即可。
1.3氙毒数据的计算
虽然运行图册有氙毒相关的反应性曲线，但仅适用于从某几个氙毒处于平衡状态的初始功率平台变化至某几个特定的功率平台。鉴于此，根据参考文献：二中描述的氙毒计算方法，通过程序实现氙毒的自动计算，大致原理如下：
根据点堆模型，堆内I135 和Xe135数量的微分方程组如下：
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（1）
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（2）
当假定在时间t和t+△t之间，通量Φ（t）保持为常数Φ，则
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（3）
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（4）
其中：γI，γx 碘和氙的裂变产额
Σf 堆芯宏观裂变截面
Φ（t） 在瞬间 t 时的堆芯中子通量
λI，λX I 和 Xe 的衰变常数。
σX Xe 的微观俘获截面
上述参数中，Φ正比于核功率，其余均为常量。为得到某一时刻的氙浓度，令方程（1）（2）等于0，即可求出初始状态下，平衡I135和Xe135的浓度
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和
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。根据
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、
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，由方程（3）（4）可算出
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和
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，如此反复迭代运算即可得到
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随时间变化值。
2一回路换水操作自动监测
1.1小节中已介绍了获取机组参数的方法，通过PI实时数据库可实时获取下泄流量（Qd）、一回路硼浓度（CBRCP）、自动补给时的水和硼的流量（记为Qw、Qb）、容控箱液位（LVCT）、硼回收系统缓冲箱液位（LTEP）、硼酸箱液位（LREA）、核功率（Pr）、一回路平均温度最大值（Tavg）、一回路平均温度整定值（Tref）；通过网页数据抓取可取得硼酸箱的硼浓度（CBREA）。
取得上述数据后，程序会根据操纵员输入的换水量V，持续跟踪上述参数的变化，保证满足以下限值条件（接近限值时进行报警提醒）：
LREA >7m（换水导致硼酸箱液位）；
LVCT<1.8m（避免容控箱灌满）；
LTEP<2.7m（避免除气器无监控下自动启动）；
Pr<101.5%（避免出现误稀释导致核功率过高触发C2信号）；
|Tavg-Tref|<0.5℃（避免R棒自动动作）；
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（提前预判，避免容控箱灌满）；
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（保证补给硼水流量与一回路硼浓度一致）
当参数达到限值时，程序使用TTS（Text To Speech）文字转语音技术，根据程序自动探测出的异常，直接通过语音播报的形式发出相应的语音报警。
3总结
针对以往大亚湾核电站反应性计算完全由操纵员人工进行，容易出现计算错误以及高频度高风险一回路换水操作容易发生人因失误等痛点问题，本文提出基于计算机辅助的反应性计算及一回路换水操作监测的解决方案，有效提高了反应性计算的效率，并为一回路换水操作增加了一道可靠的安全屏障。
参考文献：
[1]李宁，石桂连，白涛，KIT软件需求说明[Z]，深圳：大亚湾核电运营管理有限公司，2007.
[2]冯伟光，杜旭，刘镇国，F规程 反应堆冷却剂的硼浓度控制[Z]，深圳：大亚湾核电运营管理有限公司，2019.
[3]彭松，徐志献，周骁凌，郑泽怀，运行图册（大亚湾核电厂1号机第21循环）[Z]，深圳：大亚湾核电运营管理有限公司，2019：12-66