发明创造名称：一种核反应堆临界过程控制方法
外观设计名称：
决定号：192543
决定日：2019-10-16
委内编号：1F264586
优先权日：
申请（专利）号：201410808460.7
申请日：2014-12-23
复审请求人：福建福清核电有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：韩杰
合议组组长：汪磊
参审员：孙勐
国际分类号：G21C7/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，而这些区别技术特征是本领域的公知常识，则该项权利要求相对于现有技术不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410808460.7，名称为“一种核反应堆临界过程控制方法”的发明专利申请（下称本申请），本申请的申请人为福建福清核电有限公司，申请日为2014年12月23日，公开日为2016年07月20日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年08月20日作出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。驳回决定中引用了以下2篇对比文件：
对比文件1：《核电厂物理热工》，杨兰和等，正文第98-101页，中国原子能出版社出版，2012年03月第1版，公开日期为2012年03月31日；
对比文件2：“压水反应堆达临界的外推修正”，代前进等，《核动力工程》，第31卷，第6期，第93-95页，公开日期为2010年12月31日。
驳回决定所依据的文本为: 申请人于申请日即2014年12月23日提交的说明书摘要、2015年03月10日提交的说明书第1-47段、2018年06月04日提交的权利要求第1项。
驳回决定所针对的权利要求1如下：
“1.一种核反应堆临界过程控制方法，依次包括以下步骤：
步骤一、在引入反应性变化前，测量反应堆中子通量水平；
采集m次独立的中子通量水平ni，求作为参考中子通量的平均水平n0；
步骤二、通过提棒、稀释或者装卸料，向反应堆引入反应性变化；
步骤三、等待中子通量水平稳定，待倍增周期大于2000秒；
步骤四、采集t时刻反应堆的中子通量水平n(t)，采用当前反应堆物理量x(t)，根据上一时刻的(n(t-1),x(t-1))与当前(n(t),x(t))进行临界外推计算,获取外推临界参数；
步骤五、判断临界状态；
当x(t)＝xc时，表示临界；
反应堆达临界过程中，当x(t)≠xc时，返回步骤二，通过提棒或稀释，直到临界，停止稀释或提棒。”
驳回决定主要认为：权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别在于：（1）在步骤二前还包括步骤一、在引入反应性变化前，测量反应堆中子通量水平；采集m次独立的中子通量水平ni，求作为参考中子通量的平均水平n0，；（2）步骤二之后还包括步骤三、等待中子通量水平稳定，待倍增周期大于2000秒；步骤四、采集t时刻反应堆的中子通量水平n(t)，采用当前反应堆物理量x(t)，根据上一时刻的(n(t-1),x(t-1))与当前(n(t),x(t))进行临界外推计算，获取外推临界参数；步骤五、判断临界状态；当x(t)＝xc时，表示临界；反应堆达临界过程中，当x(t)≠xc时，返回步骤二，通过提棒或稀释，直到临界，停止稀释或提棒。区别技术特征（1）是公知常识；区别技术特征（2）部分被对比文件1给出了技术启示，且对比文件2公开了部分技术特征，而其余技术特征是公知常识。在对比文件1的基础上结合对比文件2及本领域的常规技术手段从而得到权利要求1所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此权利要求1不具备创造性。
申请人福建福清核电有限公司（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年11月02日向国家知识产权局提出了复审请求，未同时提交申请文件修改替换页，并于2018年12月10日再次提交了复审无效宣告程序补正书，附有复审请求书替换页，未同时提交申请文件修改替换页。
复审请求人认为：目前在同行电厂的文件及参考文件中找不到在临界过程中使用倍增周期判定稳定的证据，而即使参考倍增周期，但缺少控制标准，并在复审请求书中通过两个理论案例进一步说明采用倍增周期，尤其是倍增周期大于2000s，作为判据使得外推临界参数误差较小、整体的试验时间较短，提高了反应堆最后达到临界过程的安全性和经济性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月13日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
经前置审查，原审查部门坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理，并于2019年06月26日发出复审通知书，通知书中指出：对比文件1公开了一种反应堆启动达临界的控制方法，权利要求1与对比文件1的区别技术特征为：（1）权利要求1的控制方法中，在引入反应性变化前，首先测量反应堆中子通量的平均水平；（2）权利要求1的控制方法中在引入反应性变化后还明确限定了步骤三、等待中子通量水平稳定，待倍增周期大于2000秒；（3）权利要求1的控制方法中步骤四中对外推临界参数的计算是利用上一时刻的(n(t-1),x(t-1))与当前(n(t),x(t))进行临界外推计算，而对比文件1的外推临界参数的计算则是当前时刻和在先任一时刻计算外推临界参数；（4）权利要求1的控制方法中具体限定了最后的步骤五的判断临界状态的方法。对于区别技术特征（1），对比文件1给出了在引入反应性之前，通过测量中子计数率得到反应堆中子通量水平，以确定初始时的中子通量水平从而作为后续提棒、稀释等操作的计算基础和参考中子通量的技术启示；在反应堆的控制测量中，采集多次相关数据进行平均水平的测算，从而尽可能减小误差保证结果的准确性，且具体的平均水平的计算公式，是本领域的公知常识。对于区别技术特征（2），在每次提棒或稀释等引入正反应性的操作之后，为了测量结果的准确性及操作的安全性，等待中子通量水平稳定，测量平衡态时的中子通量、以倍增周期作为判据去判断中子通量水平是否达到稳定、选择待倍增周期大于2000s作为中子通量稳定的判据，都是本领域的公知常识。对于区别技术特征（3），对比文件1给出了相似三角形法的倒数外推方法的技术启示，在此基础上，为了保证每次提棒等引入反应性的操作的精度和安全性，在实际计算中选择根据上一时刻与当前的时刻进行临界外推计算，从而得到外推临界参数，是本领域的公知常识。对于区别技术特征（4），判断临界状态的方法，是本领域的公知常识。在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得到权利要求1的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此独立权利要求1不具备创造性。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年07月17日提交了意见陈述书，未同时对申请文件进行修改。复审请求人在意见陈述书中认为：“倍增周期大于2000s作为中子通量稳定的判据”不是容易想到的常规选择，也并非没有带来预料不到的技术效果，且复审通知书中给出的证据内容与技术方案不具备创造性无关。因此，本申请具备创造性。
在上述程序的基础上，本案合议组经合议，认为本案事实已经清楚，依法作出本审查决定。
二、决定的理由
（一）、审查文本的认定
在复审程序中，复审请求人未同时提交申请文件修改替换页，本复审决定所依据的文本为：复审请求人于申请日即2014年12月23日提交的说明书摘要、2015年03月10日提交的说明书第1-47段、2018年06月04日提交的权利要求第1项。
（二）、关于权利要求是否符合专利法第22条第3款的规定
专利法第22条第3款规定：创造性，是指同现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，而这些区别技术特征是本领域的公知常识，则该项权利要求相对于现有技术不具备创造性。
具体到本案：
独立权利要求1请求保护一种核反应堆临界过程控制方法。对比文件1是最接近的现有技术，其公开了一种反应堆启动达临界的控制方法（参见第98页第8.1.2节，图8-1-1）：压水堆核电厂是在核裂变材料、慢化剂、结构材料以及吸收材料（控制棒及化学毒物）已经确定的情况下，通过控制棒的提出以及硼浓度的稀释来使反应堆达到临界，其实现的方法是：在事先确定的次临界状态下，采用提棒、连续稀释向临界逼近，最后分段提棒向超临界过渡的方法使反应堆达到临界。为使整个临界过程中能够随时掌握反应堆的次临界状态，并预计临界点，使临界操作有据可依，在达临界的过程中需要进行中子计数率的测量，并作出中子计数率的倒数外推曲线。临界过程中根据不同的操作过程和监督参数有不同的外推方法。在相似三角形法的图8-1-1中，当控制棒棒位位于时，中子计数率为，当控制棒棒位位于时，中子计数率为。在这两个相似三角形中有：，这样可以求出预计的临界棒位为：。由此可以进行如下判断：当，即中子计数率翻一番时，，意味着控制棒再提步，反应堆即可达到临界；当，即中子计数率增长超过1倍时，，意味着控制棒再提步（小于步），反应堆即可达到临界；当，即中子计数率增长没有超过1倍时，，意味着控制棒再提步（大于步），反应堆方可达到临界。
将独立权利要求1的技术方案与对比文件1公开的上述内容对比可知，对比文件1中在事先确定的次临界状态下，采用提棒、连续稀释向临界逼近，最后分段提棒向超临界过渡的方法使反应堆达到临界，这样的达临界的实现方法，相当于权利要求1中的核反应堆临界过程控制方法。对比文件1中通过控制棒的提出以及硼浓度的稀释来使反应堆达到临界，相当于权利要求1中的步骤二、通过提棒、稀释，向反应堆引入反应性变化。对比文件1公开了利用相似三角形法，利用反应堆物理量棒位和中子计数率、另一时刻的反应堆物理量棒位、中子计数率求出预计的临界棒位，由此判断反应堆物理量棒位处于时达到临界所需的步数，即反应堆物理量棒位为当前物理量，相当于权利要求1中的步骤四、采集t时刻反应堆的中子通量水平n(t)，采用当前反应堆物理量x(t)，进行临界外推计算，获取外推临界参数。
权利要求1的技术方案与对比文件1相比，其区别技术特征在于：（1）权利要求1的控制方法中，在引入反应性变化前，首先测量反应堆中子通量的平均水平。（2）权利要求1的控制方法中在引入反应性变化后还明确限定了步骤三、等待中子通量水平稳定，待倍增周期大于2000秒。（3）权利要求1的控制方法中步骤四中对外推临界参数的计算是利用上一时刻的(n(t-1),x(t-1))与当前(n(t),x(t))进行临界外推计算，而对比文件1的外推临界参数的计算则是当前时刻和在先任一时刻计算外推临界参数。（4）权利要求1的控制方法中具体限定了最后的步骤五的判断临界状态的方法。
基于上述区别技术特征可以确定权利要求1所实际解决的技术问题是：如何提高反应堆临界控制的稳定性并缩短整体时间。
然而，对于上述区别技术特征（1），首先，对比文件1已经公开了：在达临界的过程中需要进行中子计数率的测量，并作出中子计数率的倒数外推曲线（参见第98页第8.1.2节第2段）。即对比文件1公开了测量中子计数率并利用中子计数率的倒数外推进行临界判断，同时，从对比文件1的图8-1-1中可以看到在进行倒数外推进行临界判断时，需要知道两个不同时刻的中子计数率。由于中子计数率与中子通量成正比，在此基础上，在引入反应性之前，通过测量中子计数率得到反应堆中子通量水平，以确定初始时的中子通量水平从而作为后续提棒、稀释等操作的计算基础和参考中子通量，是本领域技术人员容易想到的常规技术手段，也没有带来预料不到的技术效果。此外，在反应堆的控制测量中，通常会采集多次相关数据进行平均水平的测算，从而尽可能减小误差保证结果的准确性，在此基础上，本领域技术人员容易想到，在对初始时的中子通量水平进行测量时，会采集多次独立的中子通量水平并进行平均值计算，无需付出创造性劳动，也没有产生预料不到的技术效果，而具体地，平均水平的计算公式则是本领域计算均值的常规计算方法。
对于区别技术特征（2），首先，在反应堆的实际启动运行中，在次临界状态下，每次提棒或稀释引入正反应性后，中子达到平衡需要经历一个过渡时间，即需要一定的时间中子计数才能达到平衡态，这是本领域的公知常识，本领域教科书《核反应堆动力学》（赵福宇编著，2011年8月第1版，西安交通大学出版社）可予以证实：其正文第25页记载了“在实际启动运行中，有时会出现这种情况，刚开堆以断续的提棒方式提升控制棒时，会出现提棒时周期为正，停止提棒后功率仍以较长的周期（如100s左右）上升，此时反应堆仍是次临界状态。但为什么停止提棒后会出现上升的周期呢？原因是次临界状态下的中子平衡需要一段过渡时间，见图2-5。”在此基础上，在每次提棒或稀释等引入正反应性的操作之后，为了测量结果的准确性及操作的安全性，等待中子通量水平稳定，测量平衡态时的中子通量，是本领域的常规技术手段。其次，在提棒或稀释外推临界的过程中，控制操作时需要根据周期等判据的指示，判断反应堆是否已经到达临界，并且通常情况下，反应堆周期是一个需要被密切监督和控制反应堆的重要参数，而为了实际使用操作的方便，通常会选择倍增周期这一参数作为参考，这是本领域的公知常识，前述教科书《核反应堆动力学》可证实：其正文第7-8、25页分别记载了“反应堆周期可以描述堆内中子密度的变化速率。有时为了实际使用方便起见，在中子通量密度按指数规律上升的反应堆里，中子通量密度增长一倍所需要的时间，称为倍周期或倍增周期”、“正因为反应堆周期的符号和大小可以反映堆内中子增减变化的情况，所以在反应堆实际运行，特别是启动时，它便成了一个被密切监督和控制反应堆的重要参数。为此，通常在反应堆控制台上都装有专用的周期指示仪”、“在提棒外推临界的过程中，运行人员一定要密切注意控制屏上的功率表和周期表指示，以判断反应堆是否已经达到临界”。因此，考虑实际操作的情况，以倍增周期作为判据去判断中子通量水平是否达到稳定是本领域的常规选择。此外，本领域技术人员在实际操作中，根据反应堆的不同工况，例如是新堆或者是停堆再启动或者是换料等工况，综合考虑反应堆操作运行控制的安全性和整体操作的经济性等因素，选择待倍增周期大于2000s作为中子通量稳定的判据，是容易想到的常规选择，不需要付出创造性劳动，也没有带来预料不到的技术效果。
对于区别技术特征（3），对比文件1已经公开了：通过中子动力学方程推导得到，其中， 表征反应堆的次临界度，可以看出当时，，反应堆便达到临界，倒中子计数率为，并利用相似三角形法进行预计的临界棒位的计算（参见第99页第5行-最后一行及图8-1-1）。在对比文件1公开的相似三角形法的倒数外推方法中，本领域技术人员根据图8-1-1，利用两点法，根据点和点，可以推导得到该外推直线的方程为，该直线外推到与横轴相交的焦点对应的横坐标即为临界点，即当时的棒位为临界棒位，即，而为了保证每次提棒等引入反应性的操作的精度和安全性，在实际计算中将点和点选择为相邻两个时刻的点，即根据上一时刻的 与当前的进行临界外推计算，从而得到外推临界参数，对于本领域技术人员而言，不需要付出创造性劳动，也没有带来预料不到的技术效果。
对于区别技术特征（4），在外推临界法中，在得到外推临界参数后，本领域技术人员容易想到想到，在临界控制的操作过程中判断临界状态时，是判断反应堆物理量与外推临界点的关系，当时，表示临界，而当时，表示未达临界，则需继续通过提棒或稀释等引入反应性的操作使反应堆趋近临界，即返回步骤二，通过提棒或稀释，直到临界，停止稀释或提棒，不需要付出创造性劳动，也没有带来预料不到的技术效果。
对于复审请求人在答复复审通知书时陈述的意见，合议组认为：首先，通常情况下，反应堆周期是需要被密切监督和控制反应堆的重要参数，而为了实际使用操作的方便，通常会选择倍增周期这一参数作为参考，这是本领域的公知常识，本领域教科书《核反应堆动力学》，其正文第7-8页记载的内容可证实：“反应堆周期可以描述堆内中子密度的变化速率。有时为了实际使用方便起见，在中子通量密度按指数规律上升的反应堆里，中子通量密度增长一倍所需要的时间，称为倍周期或倍增周期”、“正因为反应堆周期的符号和大小可以反映堆内中子增减变化的情况，所以在反应堆实际运行，特别是启动时，它便成了一个被密切监督和控制反应堆的重要参数。为此，通常在反应堆控制台上都装有专用的周期指示仪。而且，为了不使中子增长过快以确保核安全，特别是在启堆时，须严格限制棒的提升速度和总量，以保证周期不致过小。”其次，选择待倍增周期大于2000s作为中子通量稳定的判据，是本领域技术人员事先可以预期的，前述教科书《核反应堆动力学》可证实：其正文第9页记载了“在反应堆运行中，通过测量周期来确定反应性是最常用的一种方法”，且“图1-3给出了该倍周期与反应性的关系曲线”，关系曲线图1-3中给出了倍周期位于0.1s-10000s范围内的反应性曲线，即倍增周期选择2000s是本领域技术人员在现有技术的基础上可以预期的常规选择。因此，考虑实际操作的情况，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可想到以倍增周期作为判据去判断中子通量水平是否稳定，并且为了保证核安全，本领域技术人员在实际操作中根据反应堆的不同工况，例如是新堆或者是停堆再启动或者是装卸料等工况，综合考虑反应堆操作运行控制的安全性和整体操作控制的经济性等因素，选择待倍增周期大于2000s作为中子通量稳定的判据，是容易想到的常规选择，不需要付出创造性的劳动，也不会带来预料不到的技术效果。综上，复审请求人的意见陈述不能被接受。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得到权利要求1的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因而，独立权利要求1不具备突出的实质性特点和显著的进步，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
综上，本申请的权利要求1不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年08月20日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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