[發明專利]一種彌散燃料中子輸運模擬的方法、系統及服務器

有效

• 申請號: 201810467752.7
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108763677B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 陳珍平;于濤;謝金森;郭倩;謝超
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 羅滿<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本申請公開了一種彌散燃料中子輸運模擬的方法，包括：對中子進行輸運模擬；判斷中子的空間位置是否在基體材料內；若是，根據第一預設規則隨機抽樣基體弦長，并判斷基體弦長是否為最小值；若是，則添加新燃料顆粒，并返回執行在彌散燃料內對中子進行輸運模擬的步驟；當中子能量為零或中子空間位置不在彌散燃料內時，記錄中子的軌跡數據。本申請能夠更好地描述燃料顆粒在彌散燃料中的隨機分布特性，提高了計算精度；同時不需要構造大量模擬方案統計平均值，解決了傳統方法存在的計算精度低、模擬時間長等問題。本申請同時還提供了一種彌散燃料中子輸運模擬的系統、服務器及計算機可讀存儲介質，具有上述有益效果。

技術領域

本申請涉及中子輸運模擬領域，特別涉及一種彌散燃料中子輸運模擬的方法、系統、服務器及計算機可讀存儲介質。

背景技術

為了促進核能安全、高效、可持續的發展，目前世界各國正在加緊研發安全性和經濟性更好的新型核能系統。彌散燃料因其具有承受燃耗深、包容裂變產物能力強和導熱性好等優點而被廣泛應用在高溫氣冷堆、氟鹽冷卻高溫堆等新型核能系統中。如圖1所示，圖1為彌散燃料的結構示意圖，彌散燃料是一種先進的核燃料元件形式，它將球形燃料顆粒(U或Pu氧化物)彌散地隨機分布在惰性基體材料(如陶瓷或石墨等)中，構成的一種隨機介質。然而，彌散燃料因其燃料顆粒在基體材料中的隨機分布特性給傳統中子輸運模擬方法帶來了新挑戰。

傳統統中子輸運模擬方法主要通過隨機幾何方法預先構建具有一定隨機分布特性的彌散燃料模型，再對其進行蒙特卡羅中子輸運模擬，其主要缺點在于構造的彌散燃料模型中燃料顆粒的分布并不是真正隨機的，導致計算精度較低；同時，為了降低中子輸運模擬結果的統計誤差，通常需要構造大量的、具有不同隨機分布特性的彌散燃料方案，并對每個方案進行蒙特卡羅中子輸運模擬，最終結果取多個方案模擬計算的統計平均值，導致總的模擬時間難以接受，且彌散燃料的隨機分布模型的構造過程十分耗時，難以實際應用。

因此，如何提升彌散燃料中子輸運模擬的精度是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

本申請的目的是提供一種彌散燃料中子輸運模擬的方法、系統、服務器及計算機可讀存儲介質，用于提升彌散燃料中子輸運模擬的精度。

為解決上述技術問題，本申請提供一種彌散燃料中子輸運模擬的方法，該方法包括：

確定中子的狀態；其中，所述狀態包括空間位置、能量及運動方向；

在彌散燃料內對所述中子進行輸運模擬；其中，所述彌散燃料包括預設數目的燃料顆粒及包裹所述燃料顆粒的基體材料；

當所述中子的能量非零且所述中子的空間位置在所述彌散燃料內時，判斷所述中子的空間位置是否在所述基體材料內；

若是，根據第一預設規則隨機抽樣基體弦長，并判斷所述基體弦長是否小于基體碰撞距離、基體穿越距離及離開燃料距離中的最小值；

若小于，則根據第二預設規則及所述基體弦長向所述彌散燃料內的預設位置添加新燃料顆粒，并返回執行在彌散燃料內對所述中子進行輸運模擬的步驟；

當所述中子能量為零或所述中子空間位置不在所述彌散燃料內時，則結束所述中子的輸運模擬，并記錄所述中子的軌跡數據。

可選的，所述根據第一預設規則隨機抽樣基體弦長，包括：

根據公式確定所述基體材料的平均弦長

根據所述平均弦長確定所述基體材料的弦長的概率密度分布函數

根據所述概率密度分布函數對基體材料的弦長進行抽樣