Abstract
爐心內含有氣泡是沸水式反應器的重要特性，由於爐心飼水流量的振湯和空泡反饋效應都極易造成BWR 爐心中子功率的振湯，所以BWR 爐心熱流穩定性的分析一直是核能專家潛心探討研究的問題。由於爐心反應率的穩定性可以用阻尼比來表示，所以我們採用ARMA模式來監測BWR 爐心系統的動態量測訊號，以鑑別得到爐心系統的動態特性參數，如此功率振湯的發生可以即時且精確地被偵測出來且抑制，而且從ARMA模式分析結果可了解爐心動態特性的變化趨勢，以增進核電廠運轉的安全與可用率。本文將詳細介紹ARMA模式的系統鑑別理論，對於鑑定延時系統之延時個數的方法和估算系統模式係數的理論都將深入地探討研究。我們也將歸納整理ARMA模式分析系統動態特性的步驟，並以流程圖作整體性的說明。應用ARMA模式分析理論所推導的運算公式和分析程序，我們設計了系統鑑別軟體FARMA 程式，在文中將說明此程式的架構與其主程式和各次程式的功能。以ARMA模式分析核二廠在穩定態運轉下的動態量測訊號，可以鑑別得到爐心系統的動態轉移函數，並由此函數求出表示反應率穩定性的阻尼比和自然頻率。其中LPRM和總爐心水流量間的轉移函數之阻尼比表示爐心區域性的反應率穩定性之變化情形；而APRM和總爐心水流量間的轉移函數之阻尼比則表示整個爐心反應率的穩定性。本文亦將探討核二廠爐心系統在五種不同運轉條件下的系統動態特性之變化趨勢及其所代表的物理意義。由分析結果顯示此次核二廠所提供的量測訊號LPRM與APRM的動態模皆為二階，其自然頻率介於0.45?1.02 Hz 之間，而阻尼比介於0.19?0.44之間，所以各運轉條件的LPRM和APRM之動態模均具有穩定現象。由系統鑑別結果亦可得知，當爐心燃料的燃耗到了週期末時，其系統主動態模的動態特性參數為燃料時間常數 (介於4?10 秒) ，此時空泡效應並不明顯，燃料棒的熱傳效應成為爐心中子功率振湯的主要因素；若爐心燃料為週期初或週期中時，由於空泡效應顯著，所以此時代表區域中子功率動態特性的二階動態模為該區域系統的主動態模。