[發明專利]核反應堆乏燃料組件核素成分精確分析方法

在審

• 申請號: 202210552853.0
• 申請日: 2022-05-21
• 公開（公告）號: CN115017785A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李云召;楊森涵;邵睿智;曹良志;吳宏春;邵增;陳添;李想
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國核電工程有限公司
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;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

1.一種核反應堆乏燃料組件核素成分精確分析方法，其特征在于：從核數據庫出發，逐個在每一個軸向剖面上，直接進行非均勻的中子-光子耦合輸運模擬，考慮粒子輸運-核素燃耗的高階耦合效應，詳細模擬乏燃料組件的燃耗過程和冷卻過程；具體包括如下步驟：

步驟1：讀取核數據庫，包括核反應截面數據庫、核素燃耗數據庫、核素的衰變數據庫、中光子數據庫和中子動力學參數庫；

步驟2：計算初始核素密度并讀取乏燃料組件的制造參數，根據乏燃料組件初始富集度計算出乏燃料組件每種材料中各個核素的密度，再讀取計算得到的各個核素的密度與乏燃料組件實際的幾何材料和布置方式；

步驟3：先讀取乏燃料組件每一層詳細的燃耗和冷卻歷史數據，包括燃耗深度和冷卻時間，然后根據時間點將燃耗深度和衰變時間劃分為一系列燃耗步和衰變步，再讀取運行過程中每個燃耗步或衰變步對應的功率水平、硼濃度、燃料溫度、慢化劑溫度；

步驟4：針對乏燃料組件的每一層，稱之為一個柵格，按照步驟3中按時間點劃分的燃耗步和衰變步，通過對逐個時間節點進行模擬計算，獲得整個乏燃料組件中每一根燃料棒軸向每一段內的精細核素成分信息；

步驟5：在一個柵格的一個時間點上，直接在非均勻的精細幾何結構和材料構成下，進行中子-光子耦合輸運模擬，獲得中子-光子在空間和能量維度上的精細分布和微觀中子反應率；

步驟6：在一個柵格的相鄰兩個時間點之間，依據步驟5獲得中子-光子在空間和能量維度上的精細分布，結合步驟1讀取的核素燃耗數據庫信息，并利用高階燃耗方法，精準考慮粒子輸運過程與核素燃耗過程之間的非線性耦合效應，定量計算每一種核素的燃耗和衰變過程；

步驟7：利用步驟4獲得的精細的核素成分信息，根據步驟3中設置的冷卻時間定量評估各衰變點核燃料存量、重核存量、裂變產物核素存量、衰變熱釋放速率、光子源強度、α粒子放射源強度和中子源強度。