[發明專利]一種基于軸向展開的模擬壓水堆堆芯三維中子通量的方法

有效

• 申請號: 202010328810.5
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111523234B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 劉宙宇;周欣宇;吳宏春;曹良志
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種基于軸向展開的模擬壓水堆堆芯三維中子通量的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：讀取所要模擬的壓水堆堆芯的幾何信息、材料信息和邊界條件；

步驟2：根據步驟1獲取的壓水堆堆芯的幾何信息和材料信息，在控制棒的插入深度位置以及在軸向材料中子吸收截面發生變化的位置，將壓水堆堆芯幾何沿軸向切分為若干層，針對每一層將三維中子角通量展開，軸向每一層采用線性模型近似模擬中子角通量軸向變化，如公式(1)所示；線性模型的基函數如公式(2)所示；壓水堆堆芯軸向的每一層的上下表面的中子角通量如公式(3)所示；

其中，

p—壓水堆堆芯軸向的層數編號；

g—中子輸運模型的能群編號；

m—中子輸運模型的角度方向編號；

n—中子角通量密度沿軸向展開的階數編號；

x—中子角通量密度的徑向的網格橫坐標；

y—中子角通量密度的徑向的網格縱坐標；

z—中子角通量密度的軸向的網格豎坐標；

b₀(z)—第0階的軸向展開的基函數；

b₁(z)—第1階的軸向展開的基函數；

b_n(z)—第n階的軸向展開的基函數；

z⁺—壓水堆堆芯軸向的每一層的上表面的位置坐標值；

z^-—壓水堆堆芯軸向的每一層的下表面的位置坐標值；

—壓水堆堆芯軸向的每一層的中間位置坐標值；

Δz—壓水堆堆芯軸向的每一層的高度值；

—壓水堆堆芯軸向第p層，第g群，沿m方向的三維中子角通量密度的分布；

—壓水堆堆芯軸向第p層，第n階，第g群，沿m方向的二維中子角通量密度分布；

—壓水堆堆芯軸向第p層上表面的第g群，沿m方向的二維中子角通量密度的分布；

—壓水堆堆芯軸向第p層下表面的第g群，沿m方向的二維中子角通量密度的分布；

—壓水堆堆芯軸向第p層，第0階，第g群，沿m方向的二維中子角通量密度分布；

—壓水堆堆芯軸向第p層，第1階，第g群，沿m方向的二維中子角通量密度分布；

步驟3：三維中子角通量沿軸向線性展開后，對于每一層，將三維中子角通量輸運模型以軸向基函數為權重在軸向的每一層內進行積分，并采用特征線方法建立兩個二維的中子通量輸運模型，如公式(4.1)和公式(4.2)所示；

ξ_m＞0

ξ_m＜0

其中，

ξ_m—沿m方向的中子角通量與豎軸的夾角余弦；

Δz^p—壓水堆堆芯軸向的每一層的高度；

s—壓水堆堆芯每一層內徑向的特征線的編號；

—中子輸運模型的第g群的總截面；

—第p層，第0階，第g群，沿m方向的二維中子源分布；

—第p層，第1階，第g群，沿m方向的二維中子源分布；

步驟4：根據軸向每一層在反應堆堆芯的位置，建立邊界面上第0階和第1階的二維中子角通量的關系；對于真空邊界，使真空邊界表面的入射中子角通量為零；對于全反射邊界，全反射邊界表面的入射中子角通量由對應的反射角的出射中子角通量反射得到；對于連續邊界，入射中子角通量與相鄰層的這個表面的出射中子角通量相同；如公式(5.1)、公式(5.2)和公式(5.3)所示；

真空邊界條件

全反射邊界條件

連續邊界條件

其中，

m′—m方向的在上下表面的反射角方向；

—壓水堆堆芯軸向第p層下表面的第g群，沿m′方向的二維中子角通量密度的分布；

—壓水堆堆芯軸向第p層上表面的第g群，沿m′方向的二維中子角通量密度分布；

—壓水堆堆芯軸向第p+1層下表面的第g群，沿m′方向的二維中子角通量密度的分布；

—壓水堆堆芯軸向第p-1層上表面的第g群，沿m′方向的二維中子角通量密度分布；

步驟5：根據步驟4中第0階和第1階的二維中子通量的關系，獲得不同邊界條件下的0階二維中子輸運模型，如公式(6.1)、公式(6.2)和公式(6.3)所示；

真空邊界條件

全反射邊界條件

連續邊界條件

步驟6：軸向從下往上沿每一層求解基于特征線方法建立的0階二維的中子輸運模型，獲得壓水堆堆芯的三維中子通量分布。