[發明專利]一種基于SP3方程的反應堆中子噪聲分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110671183.X
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113312791B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 龔禾林;周冰燕;李慶;于穎銳;彭星杰;陳長;趙文博;趙晨;婁磊;劉琨;巨海濤
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/16;G06F17/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本發明公開了一種基于SP3方程的反應堆中子噪聲分析方法及系統，該方法包括：S1：獲取反應堆堆芯幾何的擾動項；S2：對反應堆堆芯幾何進行網格離散，得到離散的網格和網格點；S3：基于所述離散的網格及各擾動項產生擾動的頻點，分別對含時SP3輸運方程和SP3噪聲方程在所述網格點上進行離散，得到離散節點方程；S4：將離散節點方程分別組裝系數矩陣與方程源項，分別得到總體SP3輸運方程、總體SP3噪聲方程；并對得到的總體SP3輸運方程及總體SP3噪聲方程使用迭代法進行數值計算，得到該擾動頻點下的中子噪聲分布；S5：計算所有頻點的中子噪聲分布。本發明可同時保證計算精度和速度，可為堆芯監測和故障診斷提供保障。

技術領域

本發明涉及核反應堆監測及故障診斷技術領域，具體涉及一種基于SP3方程的反應堆中子噪聲分析方法及系統。

背景技術

反應堆中子噪聲是反應堆內中子通量圍繞其穩態平均值存在的隨機漲落。按照物理起源的不同，反應堆中子噪聲通常分為兩類：零功率中子噪聲與動力堆中子噪聲。其中動力堆中子噪聲研究是中子噪聲相關研究的重點領域，中子噪聲可以反映堆芯內中子宏觀截面的擾動情況，因此中子噪聲分析技術通過監測中子噪聲的統計特性，可有效識別中子宏觀截面是否出現異常擾動，進而實現反應堆運行監測與故障診斷。因中子噪聲分析技術具有非侵入式的特性，不影響反應堆正常運行，近年來已成為反應堆運行監測及故障診斷的重要研究方向之一，在燃料彎曲診斷、燃料棒及導向管振動診斷以及吊籃振動診斷等方面有廣泛的應用。

為了更好地研究中子噪聲動力學機理，定量分析中子噪聲頻率和幅度與堆芯擾動因素的關系，中子噪聲動力學模擬計算成為關鍵。針對時域中子噪聲模擬，直接建立力學振動模型，基于中子擴散或輸運方程開展瞬態計算，可以有效模擬吊籃振動、組件振動、冷卻劑參數擾動等對中子通量場分布帶來的影響。基于中子擴散方程的瞬態計算可實現對堆芯的復雜幾何的快速模擬，但精度有待提高；基于輸運方程可獲得更精細的中子通量分布，但受計算量限制較難開展全堆模擬。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有中子擴散方程或輸運方程在中子噪聲動力學模擬中的計算速度與精度難以兩全的不足，本發明目的在于提供一種基于SP3方程的反應堆中子噪聲分析方法及系統，本發明采用SP3方程可實現對全堆芯中任意指定頻段的中子噪聲分布進行模擬，為堆芯監測和故障診斷提供依據；計算精度優于基于擴散方程的中子噪聲分析方法。

本發明通過下述技術方案實現：

第一方面，本發明提供了一種基于SP3方程的反應堆中子噪聲分析方法，該方法包括：

S1：獲取反應堆堆芯幾何的擾動項；

S2：對反應堆堆芯幾何進行網格離散，得到離散的網格和網格點；

S3：基于步驟S2所述離散的網格及步驟S1各擾動項產生擾動的頻點，分別對含時SP3輸運方程和SP3噪聲方程在所述網格點上進行離散，分別得到含時SP3輸運方程的離散節點方程、SP3噪聲方程的離散節點方程；

S4：將步驟S3得到的離散節點方程分別組裝系數矩陣與方程源項，分別得到總體SP3輸運方程、總體SP3噪聲方程；并對得到的總體SP3輸運方程及總體SP3噪聲方程使用迭代法進行數值計算，得到該擾動頻點下的中子噪聲分布(即噪聲的離散形式)；

S5：對所有頻點重復執行S3至S4的計算步驟，直到所有頻點的中子噪聲分布均計算完畢。

其中，含時SP3輸運方程即含時間的SP3輸運方程。