[發(fā)明專利]一種用于快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合分析的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710368718.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107273582B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭友琦;周生誠(chéng);曹良志;吳宏春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

一種用于快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合分析的計(jì)算方法，1、將堆芯徑向結(jié)構(gòu)剖分為三角形網(wǎng)格，建立三棱柱網(wǎng)格，以組件軸向分段為單位劃分燃耗區(qū)，將堆內(nèi)循環(huán)劃分為若干燃耗步，對(duì)各燃耗步執(zhí)行如下流程；2、計(jì)算各燃耗區(qū)少群宏觀截面，采用基于三棱柱網(wǎng)格的中子輸運(yùn)計(jì)算方法進(jìn)行堆芯中子輸運(yùn)計(jì)算；3、計(jì)算燃耗步初時(shí)各燃耗區(qū)的燃耗矩陣，采用切比雪夫有理近似方法求解燃耗方程；4、根據(jù)燃耗步末時(shí)各燃耗區(qū)核子密度向量，進(jìn)行堆芯中子輸運(yùn)計(jì)算；5、對(duì)燃耗步初和末時(shí)的燃耗矩陣求平均得到各燃耗區(qū)的平均燃耗矩陣，對(duì)各燃耗區(qū)重新從燃耗步初進(jìn)行燃耗計(jì)算；6、重復(fù)步驟4和5，直至相鄰兩次計(jì)算得到的燃耗步末時(shí)各燃耗區(qū)的核子密度向量收斂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆物理計(jì)算和設(shè)計(jì)分析領(lǐng)域，是一種用于快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合分析的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著核能的不斷發(fā)展和應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)大，新型快中子反應(yīng)堆設(shè)計(jì)方案被不斷地提出，堆芯內(nèi)部不再是單一的、規(guī)則的正方形或六邊形組件排布，快中子反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)分析對(duì)堆芯中子輸運(yùn)燃耗耦合分析方法的精度和效率均提出新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合分析方法主要基于六邊形節(jié)塊的中子輸運(yùn)或擴(kuò)散計(jì)算方法，并采用線性鏈解析燃耗算法或矩陣指數(shù)燃耗算法用于堆芯燃耗計(jì)算，中子輸運(yùn)計(jì)算和燃耗計(jì)算的耦合方式為子步法或預(yù)估校正法。

現(xiàn)有的快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合計(jì)算方法主要存在以下兩方面問(wèn)題：第一，只適用于堆芯規(guī)則幾何結(jié)構(gòu)，無(wú)法處理具有不規(guī)則堆芯布置的新型快中子反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)分析；第二，以子步法或預(yù)估校正法對(duì)中子輸運(yùn)計(jì)算和燃耗計(jì)算進(jìn)行耦合，在燃耗步長(zhǎng)較大時(shí)，計(jì)算精度有所損失。

因此，亟需研究一種快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合分析的計(jì)算方法，模擬具有規(guī)則及不規(guī)則堆芯布置的快中子反應(yīng)堆堆內(nèi)燃耗循環(huán)過(guò)程，并可在采用較大的燃耗步長(zhǎng)時(shí)保證計(jì)算精度，提高計(jì)算效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合計(jì)算方法存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合分析的計(jì)算方法，可用于具有規(guī)則及不規(guī)則堆芯布置的快中子反應(yīng)堆堆內(nèi)燃耗循環(huán)過(guò)程的模擬，并可在采用較大的燃耗步長(zhǎng)時(shí)保證計(jì)算精度，提高計(jì)算效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于快中子反應(yīng)堆中子輸運(yùn)燃耗耦合分析的計(jì)算方法，包括如下步驟：

步驟1：將快中子反應(yīng)堆的徑向幾何結(jié)構(gòu)剖分為三角形網(wǎng)格，通過(guò)軸向分層，建立快中子反應(yīng)堆的三棱柱空間網(wǎng)格，并以組件軸向分段為單位確定快中子反應(yīng)堆的燃耗區(qū)網(wǎng)格；將快中子反應(yīng)堆堆內(nèi)燃耗循環(huán)過(guò)程按時(shí)間劃分為若干個(gè)燃耗步，對(duì)每個(gè)燃耗步依次執(zhí)行如下的步驟2至步驟6中子輸運(yùn)燃耗耦合分析流程；

步驟2：根據(jù)當(dāng)前燃耗步初時(shí)堆芯各燃耗區(qū)內(nèi)各燃耗核素的核子密度，結(jié)合各燃耗核素的少群微觀截面，計(jì)算得到堆芯中子輸運(yùn)計(jì)算需要的各燃耗區(qū)少群宏觀截面如公式(1)-(3)所示；

式中：

ν∑_f,g——第g群宏觀中子產(chǎn)生截面；

νσ_f,g,i——燃耗核素i的第g群微觀中子產(chǎn)生截面；

N_i——燃耗核素i的核子密度；

式中：

∑_s,g′→g——燃耗區(qū)從第g′群到第g群的宏觀中子散射截面；

——燃耗區(qū)內(nèi)所有非燃耗核素從第g′群到第g群的宏觀中子散射截面；

σ_s,g′→g,i——燃耗核素i的從第g′群到第g群的微觀中子散射截面；