[發明專利]一種加速在線生成核反應堆堆芯特征線的方法

在審

• 申請號: 201810499010.2
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108734181A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 劉宙宇;劉陽;曹良志;吳宏春
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06F17/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種加速在線生成核反應堆堆芯特征線的方法，通過選定典型幾何單元，將其每個幾何邊界劃分為若干區間，使得每個區間內對應一個目標邊界，存儲區間和目標邊界的對應關系。使得在生成特征線段時不必全局檢索所有的幾何邊界以確定目標邊界，只需根據當前特征線的位置，判斷其屬于的邊界號碼以及區間號碼，即可從內存中檢索當前區間所對應的目標邊界。對于實際的反應堆幾何布置，可以以較少的存儲代價顯著加速特征線掃描過程；本發明方法使得生成特征線這一過程的計算代價節省了成千上萬倍。

技術領域

本發明涉及核反應堆堆芯數值計算領域，具體涉及一種加速在線 生成核反應堆堆芯特征線的方法。

背景技術

中子輸運方程又稱玻爾茲曼輸運方程，描述的是處于運動狀態的 中子的守恒關系，如式(1)所示：

式中：

ψ——中子角通量密度；

r——中子的空間位置向量；

Ω——中子運動的角度向量；

E——中子的能量；

t——時間；

v——中子運動的速度；

——數學算符，其中i,j,k分別為x,y,z方向 的方向向量；

∑_t——反應總截面；

Q——中子源項；

當討論穩態問題時，認為中子通量密度不隨時間變化，即：

且ψ(r,Ω,E,t)＝ψ(r,Ω,E)，此時方程變成：

在特征線上，式(2)可寫成：

式中：

s——特征線坐標；

對能量進行離散可得特征線上的多群中子輸運方程：

將求解區域劃分為許多源區i，用離散后的角度m代替Ω。在源 區內式(4)可以寫成：

式中：

k——方向為m穿過源區的特征線編號；

對源項采取平源近似，有：

Q_i,m(s)＝Q_i,m (6)

聯立式(5)和式(6)，可以解得特征線上的中子角通量密度分 布：

在實際特征線計算中，令s＝s_k即可得到第k條特征線的出射中 子角通量：

由式(8)可知，欲求解特征線方程首先應該知道特征線信息， 包括特征線段長度s_k和特征線段對應的截面信息。為獲得這些信息， 通常有兩種方法可以選擇，一種是生成模塊化特征線并存儲各模塊的 特征線參數；另一種是在線生成特征線并計算特征線參數。當采用第 一種方法時，對于模塊幾何結構比較復雜、幾何尺寸比較大、或者模 塊種類比較多的情況，都會大大增加計算機的存儲負擔。但是對于幾 何較為復雜的反應堆堆芯，我們采用在線生成特征線的方法，其核心 思想是在特征線掃描的同時針對局部幾何獲取特征線參數。但是傳統 的在線生成特征線方法計算效率非常低，原因是在特征線掃描之前不存儲任何關于特征線的參數，所有參數都必須在線計算，使用過后隨 機釋放內存。這大大地限制了在線生成特征線方法在實際工程中的應 用。