[發明專利]一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法

有效

• 申請號: 201410368114.1
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104133965B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 王連杰;趙文博;楊平;夏榜樣;于穎銳
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明涉及核反應堆設計技術領域，尤其涉及一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法。

背景技術

反應性及功率分布異常事件往往伴隨著強烈的物理與熱工-水力耦合效應，是核電廠安全分析的重要內容。對于這類事件，點堆或一維的中子動力學模型無法正確描述功率的空間分布，因而無法計算功率隨時間的變化。為保證計算的包絡性，就必須引入大量的保守性假設。只有耦合三維中子時空動力學與熱工-水力學進行瞬態計算，才能描述物理與熱工-水力之間的反饋，提供較精確的三維功率分布，較真實地模擬瞬態過程。

為了更精確的評價反應性引入等功率分布畸變、物理熱工耦合強烈的事故過程的安全裕量，國際上正在開展堆芯三維物理與熱工-水力耦合計算研究和程序研發。耦合方式一般采用模塊化方式，同時考慮到計算機能力的限制和工程應用的目的，三維物理計算求解模塊一般采用節塊方法，熱工-水力計算求解模塊一般采用子通道程序。熱工-水力計算模塊同樣能夠采用系統分析程序，但系統分析程序在堆芯的通道劃分較粗糙，對于功率分布畸變嚴重的事故，計算的功率峰過高。最初開發子通道分析程序的應用范圍是分析棒束傳熱，耦合計算中將組件尺度的通道作為一個平均管，整個堆芯看作一個棒束進行計算。此種處理方法滿足單流程冷卻劑堆芯（如壓水堆核電廠）的分析需求，但無法用于分析冷卻劑分為雙流程的堆芯，如超臨界水堆。

在雙流程冷卻劑堆芯計算中，先計算第一流程，為第二流程提供入口邊界條件，再執行第二流程計算，即需要執行兩次子通道計算模塊實現雙流程計算。除非對計算程序進行大量的改寫，否則計算數據，特別是一些中間過程數據，與求解程序難以完全分離，因此采用同一個程序模塊無法實現雙流程的計算。

對于穩態耦合計算，不涉及前一時刻的計算結果，可以通過調用可執行程序執行每個流程的單獨計算，流程之間的信息傳遞通過讀寫文件的方式實現。與物理程序耦合相關的數據（包括物理程序提供給熱工程序的功率密度、熱工程序為物理程序提供的相關熱工參數），也通過文件讀寫的方式傳遞。

但對于瞬態耦合計算，需要保留每個流程的當前時刻的計算結果，用作下一時刻瞬態計算的初始條件。以雙流程超臨界水堆堆芯為例，一方面，熱工-水力的計算結果包含慢化劑、冷卻劑的焓場、壓降、速度，慢化劑冷卻劑間傳熱盒壁的溫度、燃料元件徑向溫場分布等，遠多于傳遞給物理程序溫度、密度信息；另一方面，當物理程序與熱工采用隱式耦合方式時，同一個時間步，物理程序和熱工程序也通過多次迭代直至功率分布、溫場分布收斂，則每個流程的前一時刻的計算結果同樣必須保存。再考慮到瞬態計算要進行多個時步的計算，調用可執行文件、數據采用文件讀寫傳遞的方式實用性較差。

對雙流程堆芯的瞬態計算，主要計算數據應采用內存讀寫方式操作，而計算程序又與數據難以完全分離，因此為每個流程都配置專門的求解模塊，編譯在一個可執行文件里。但求解模塊均源于同一個子通道程序，程序、數據名稱均一致，不能直接編譯。

綜上所述，本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：

在現有技術中，由于在對雙流程堆芯的瞬態計算時，主要計算數據應采用內存讀寫方式操作，而計算程序又與數據難以完全分離，因此為每個流程都配置專門的求解模塊，編譯在一個可執行文件里，但求解模塊均源于同一個子通道程序，程序、數據名稱均一致，不能直接編譯，所以，現有技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在由于計算數據內存讀寫困難，使得三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題。

發明內容

本發明提供了一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，解決了現在技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在計算數據內存讀寫困難，使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題，實現了子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，快速簡便地完成計算數據內存的讀寫，進而使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法能夠應用于雙流程冷卻劑堆芯的瞬態過程分析的技術效果。

為解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，所述方法具體為：采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，其中，所述雙流程具體為：第一流程和第二流程。