[發明專利]一種用于模擬輻解氣泡在溶液堆中運動的方法

有效

• 申請號: 201711481851.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109994242B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 王帥;于穎銳;汪量子;秦冬;蔡云;郭銳
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21G1/02
• 分類號: G21G1/02
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

1.一種用于模擬輻解氣泡在溶液堆中運動的方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟一、將溶液堆堆芯按幾何位置進行分區，由中子輸運計算給出各燃料分區的功率分布Pn；

步驟二、將輻解氣泡按照其產生的位置和時間被分為若干氣泡組，利用一個矩陣儲存各氣泡組的信息，對于第i組氣泡來說，這些信息包括：

(a)初始產生時間點t_0i

(b)初始產生位置h_0i

(c)當前時間點t時刻該氣泡組所在位置h_i

(d)當前時間點t時刻該氣泡組平均半徑

(e)當前時間點t時刻該氣泡組氣體摩爾總量n_i

(f)當前時間點t時刻該氣泡組總體積Vi；

步驟三、從0時刻開始計算，一旦在位置h處的燃料分區內輻解氣體在t時刻達到了飽和，就開始產生氣泡；新的一組氣泡產生時，記錄其產生時間點t₀＝t，記錄其產生的位置h₀＝h，在最初產生時氣泡的半徑相同，該組氣泡的摩爾總量為t-Δt到t時間段燃料區內產生的輻解氣體總量，其體積通過理想氣體方程計算；

步驟四、在t時刻，確定該組氣泡在一個時間段t到t+Δt內的上升速度，在一個新的時刻t+Δt，根據t時刻所在位置h和氣泡速度更新t+Δt時刻所在位置，判斷這一位置所屬于的燃料分區，對所有的氣泡組都進行這樣的處理，并計算每個燃料分區內的空泡份額VF_n，該變量將用于計算輻解氣泡帶來的反饋；

步驟五、計算第n個燃料溶液分區在t到t+Δt時間內產生的輻解氣體摩爾總量n_ntotal；

步驟六、對產生的輻解氣體進行分配，其中用于造成現有輻解氣泡生長的輻解氣泡摩爾量為n_ntotalVF_n；對于該分區內氣泡總體積為V的單個氣泡組來說，其摩爾總量增加n_ntotalV/V_n，V_n為分區內輻解氣泡總體積，更新該氣泡組的摩爾總量，并更新該氣泡組的總體積V和平均半徑該氣泡組的產生時間點t₀和產生位置h₀不變；除去造成氣泡生長的部分，剩余的輻解氣體將形成新一組輻解氣泡，其摩爾總量為：n_ntotal(1-VF_n)；按照上述步驟，完成了對t+Δt時刻各氣泡組的參數更新；

步驟七、從零時刻開始按照步驟四到步驟六進行不斷進行計算，當一個氣泡組所在位置h超出堆芯時就認為該氣泡組離開堆芯，便不再計算。

2.根據權利要求1所述的一種用于模擬輻解氣泡在溶液堆中運動的方法，其特征在于：

所述步驟四中，氣泡速度的定義使用Stokes方程來計算：

式中V_t為輻解氣泡的上浮速度；Δρ為氣泡與周圍液相的密度差；r為氣泡半徑；g為重力加速度；μ為液相的黏性系數。

3.根據權利要求2所述的一種用于模擬輻解氣泡在溶液堆中運動的方法，其特征在于：

所述步驟五中，輻解氣體摩爾總量n_ntotal

其中，P_n為第n個燃料分區的功率，G(H₂)為輻解氫氣的產量，mol/J， 為其他輻解氣體產量與氫氣之比。