[發(fā)明專利]FCM燃料元件中TRISO燃料顆粒隨機(jī)分布的建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010108014.0
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN111209690B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巫英偉;張程;王陽(yáng)陽(yáng);秋穗正;蘇光輝;田文喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06T17/00
• 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

1.一種FCM燃料元件中TRISO燃料顆粒隨機(jī)分布的建模方法，通過一種優(yōu)化隨機(jī)的策略實(shí)現(xiàn)對(duì)FCM燃料元件的全三維建模，該建模方法適用于核反應(yīng)堆中所有涉及到的TRISO燃料顆粒彌散于基體構(gòu)成的FCM燃料元件；該建模方法能夠?qū)崿F(xiàn)不同無燃料區(qū)寬度下，F(xiàn)CM燃料元件中TRISO燃料顆粒隨機(jī)分布建模，具體步驟如下：

步驟1：設(shè)定基體內(nèi)TRISO燃料顆粒的個(gè)數(shù)，顆粒個(gè)數(shù)不超過1000；設(shè)定FCM燃料元件的尺寸，設(shè)定無燃料區(qū)寬度，設(shè)定TRISO燃料顆粒的各層半徑；在對(duì)TRISO燃料顆粒建模時(shí)，將TRISO燃料顆粒原有的五層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為三層，分別為內(nèi)致密熱解碳層IPyC、碳化硅層CVD-SiC和外致密熱解碳層OPyC，以減小建模方法實(shí)施過程中的網(wǎng)格生成代價(jià)；

步驟2：通過調(diào)用隨機(jī)分布方法，生成TRISO燃料顆粒的球心坐標(biāo)，并判斷該球心坐標(biāo)是否在FCM燃料元件的界限之內(nèi)，如不在則重新生成球心坐標(biāo)；該隨機(jī)分布方法的主體為JAVA語(yǔ)言中的Math.Random函數(shù)，該函數(shù)能夠返回帶正號(hào)的雙精度值，該值大于等于0.0且小于1.0，即取值范圍是[0.0,1.0)的左閉右開區(qū)間，隨機(jī)分布函數(shù)的公式為:

x_i＝(2.0*Math.random()-1.0)*P_R (1)

y_i＝(2.0*Math.random()-1.0)*P_R (2)

z_i＝Math.random()*P_H (3)

式中：

x_i——x_i表示第i個(gè)TRISO燃料顆粒直角坐標(biāo)系下的x方向坐標(biāo)；

y_i——y_i表示第i個(gè)TRISO燃料顆粒直角坐標(biāo)系下的y方向坐標(biāo)；

z_i——z_i表示第i個(gè)TRISO燃料顆粒直角坐標(biāo)系下的z方向坐標(biāo)；

Math.random()——隨機(jī)函數(shù)，其范圍為[0.0,1.0)；

P_R——FCM燃料元件的半徑；

P_H——FCM燃料元件的高度；

判斷TRISO燃料顆粒的坐標(biāo)是否在FCM燃料元件界限之內(nèi)的公式為：

z_i-r_i＜d (5)

z_i+r_i＞P_H-d (6)

式中：

r_i——r_i表示第i個(gè)TRISO燃料顆粒最外層的半徑；

d——無燃料區(qū)寬度；

步驟3：從第i個(gè)TRISO燃料顆粒開始，判斷和之前所有燃料顆粒是否有幾何重疊，i1，如重疊則重新生成坐標(biāo)；判斷是否有幾何重疊方法為：建立循環(huán)算法，分別計(jì)算第i個(gè)TRISO燃料顆粒和之前構(gòu)建的每個(gè)TRISO燃料顆粒的球心距，若球心距大于兩TRISO燃料顆粒最外層的半徑之和，則判定為無幾何重疊，執(zhí)行步驟4，否則返回重新生成球心坐標(biāo)，判定公式為：

式中：

x_n——x_n表示第n個(gè)TRISO燃料顆粒直角坐標(biāo)系下的x方向坐標(biāo)；

y_n——y_n表示第n個(gè)TRISO燃料顆粒直角坐標(biāo)系下的y方向坐標(biāo)；

z_n——z_n表示第n個(gè)TRISO燃料顆粒直角坐標(biāo)系下的z方向坐標(biāo)；

r_n——r_n表示第n個(gè)TRISO燃料顆粒的最外層半徑；

步驟4：建立TRISO燃料顆粒的多層幾何并儲(chǔ)存第i個(gè)燃料顆粒的坐標(biāo)；

步驟5：判斷TRISO燃料顆粒的個(gè)數(shù)是否滿足步驟1中設(shè)定的燃料顆粒的個(gè)數(shù)，如不滿足返回步驟2繼續(xù)生成球心坐標(biāo)，如滿足，則進(jìn)行步驟6；

步驟6：創(chuàng)建FCM燃料元件的幾何，運(yùn)用布爾運(yùn)算中的差集，區(qū)分FCM燃料元件和TRISO燃料顆粒，建模結(jié)束。