[發明專利]雙重非均勻性空間自屏效應修正方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202011301026.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112364555B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 婁磊;秦冬;姚棟;王連杰;于穎銳;柴曉明;彭星杰;李慶;陳長;劉同先;李滿倉;秦雪;唐霄;李司南
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F111/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

本發明公開了一種雙重非均勻性空間自屏效應修正方法、裝置、設備及介質，該方法通過蒙特卡羅方法，對從燃料表面逃脫的所有中子數和從燃料表面逃脫后在慢化劑中不經過任何碰撞，而進入到相鄰燃料柵元發生碰撞的中子數進行計算，得到丹可夫因子，然后通過丹可夫因子對中子逃脫概率進行修正，以修正中子共振計算的雙重非均勻性；根據均勻前后中子在隨機分布介質區的逃脫概率不變，將隨機分布介質區等效為均勻化介質；基于彌散顆粒和基體各子區的宏觀截面，以及各子區對應的體積份額和空間自屏因子計算均勻化介質的等效截面，以修正中子輸運計算的雙重非均勻性，實現對隨機分布介質燃料元件的雙重非均勻性空間自屏效應的修正，提高中子計算準確率。

技術領域

本發明涉及核反應堆堆芯技術領域，具體涉及一種雙重非均勻性空間自屏效應修正方法、裝置、設備及介質。

背景技術

核燃料在事故工況下的安全性越來越受到重視，為了提高核反應堆的安全性，出現了一種將燃料顆粒彌散在非裂變基體材料中的設計，稱為隨機分布介質燃料元件。從中子學計算角度看，隨機分布介質燃料元件與傳統燃料元件的關鍵區別在于，燃料顆粒以隨機分布介質的形式彌散于基體中，無法獲得確定的幾何定義。隨機分布介質燃料元件中的燃料柵元在宏觀(燃料、包殼、慢化劑)上存在非均勻性，在微觀上(燃料芯塊內基體、彌散燃料顆粒、燃料顆粒內的分層結構)也同樣存在非均勻性，上述宏觀和微觀兩重非均勻性組成雙重非均勻性，其空間自屏效應對熱群和共振能群均有較大影響，給傳統的中子學計算方法帶來了一定的挑戰。

對于彌散燃料的雙重非均勻性，最直接的中子學計算方法是采用基于連續能量截面的蒙特卡羅方法，通過對燃料顆粒的隨機分布進行建模，以進行嚴格的中子學計算。該方法可以為隨機分布介質燃料元件提供中子學基準，但其計算成本巨大，難以應用于時間相關的燃耗計算或多物理場迭代設計計算中。在當前計算機發展水平下，基于多群結構的確定論方法仍然是隨機分布介質燃料中子學設計計算的主要方法，但該方法缺少對隨機分布介質燃料元件的雙重非均勻性空間自屏效應的修正，導致計算不準確。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的基于多群結構的確定論方法無法對隨機分布介質燃料元件的雙重非均勻性空間自屏效應進行修正，因此本發明提供一種雙重非均勻性空間自屏效應修正方法，以應用于在傳統壓水堆堆芯設計中子學計算軟件中，實現對隨機分布介質燃料元件的雙重非均勻性空間自屏效應的修正，提高中子計算準確率。

本發明通過下述技術方案實現：

一種雙重非均勻性空間自屏效應修正方法，包括：

通過蒙特卡羅方法，對從燃料表面逃脫的所有中子數和從燃料表面逃脫后在慢化劑中不經過任何碰撞，而進入到相鄰燃料柵元發生碰撞的中子數進行計算，得到丹可夫因子；

獲取中子逃脫概率，基于所述丹可夫因子對所述中子逃脫概率進行修正，以修正中子共振計算的雙重非均勻性；

根據均勻前后中子在隨機分布介質區的逃脫概率不變，將所述隨機分布介質區等效為均勻化介質；

基于彌散顆粒和基體各子區的宏觀截面，以及各子區對應的體積份額和空間自屏因子計算所述均勻化介質的等效截面，以修正中子輸運計算的雙重非均勻性。

進一步地，所述對從燃料表面逃脫的所有中子數和從燃料表面逃脫后在慢化劑中不經過任何碰撞，而進入到相鄰燃料柵元發生碰撞的中子數進行計算，得到丹可夫因子，包括：

將從燃料表面逃脫的所有中子數作為第一個數據；

將從燃料表面逃脫后在慢化劑中不經過任何碰撞，而進入到相鄰燃料柵元發生碰撞的中子數作為第二個數據；

將所述第二個數據與所述第一個數據的比值作為丹可夫因子。

進一步地，所述基于彌散顆粒和基體各子區的宏觀截面，以及各子區對應的體積份額和空間自屏因子計算所述均勻化介質的等效截面，包括：