[發明專利]一種含氣泡介質的中子輸運計算方法

有效

• 申請號: 202211046384.1
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115130330B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王永平;鄭友琦;杜夏楠;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;G06F111/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種含氣泡介質的中子輸運計算方法，其特征在于：首先分別計算核反應堆活性區網格內氣泡區域和非氣泡區域的宏觀中子反應截面，根據各網格內氣泡尺寸計算氣泡區域和非氣泡區域間的中子碰撞概率，利用中子碰撞概率計算網格內氣泡區域和非氣泡區域的中子通量密度，通過通量-體積權重獲得網格內的均勻化宏觀中子反應截面，包括如下步驟：

步驟1：對于每個計算網格，分別利用公式(1)和公式(2)計算氣泡區域和非氣泡區域的宏觀中子反應截面：

式中：

Σ_g——氣泡區域的宏觀中子反應截面；

I——氣泡區域的核素總數；

i——氣泡區域的第i種核素；

N_g,i——氣泡區域第i種核素的核子密度；

σ_g,i——氣泡區域第i種核素的微觀中子反應截面；

Σ_l——非氣泡區域的宏觀中子反應截面；

J——非氣泡區域的核素總數；

j——氣泡區域的第j種核素；

N_l,j——非氣泡區域第j種核素的核子密度；

σ_l,j——非氣泡區域第j種核素的微觀中子反應截面；

步驟2：根據各網格內氣泡尺寸，計算氣泡區域和非氣泡區域間的中子碰撞概率；

根據各網格內氣泡尺寸，計算出氣泡的中子穿透概率和中子逃脫概率為：

式中：

T——氣泡的中子穿透概率，即中子進入氣泡后能飛出氣泡的概率；

E——氣泡的中子逃脫概率，即氣泡內的中子未經碰撞逃脫氣泡的概率；

Σ_g,tr——氣泡區域的宏觀中子輸運截面；

R——氣泡的平均半徑；

計算氣泡區域和非氣泡區域間的中子碰撞概率：

式中：

P_g→l——氣泡區域到非氣泡區域的中子碰撞概率；

P_l→l——非氣泡區域到非氣泡區域的中子碰撞概率；

P_g→g——氣泡區域到氣泡區域的中子碰撞概率；

P_l→g——非氣泡區域到氣泡區域的中子碰撞概率；

Σ_l,tr——非氣泡區域的宏觀中子輸運截面；

λ——非氣泡區域的平均弦長；

步驟3：利用中子碰撞概率計算網格內氣泡區域和非氣泡區域的中子通量密度；

利用中子碰撞概率，建立以下氣泡區域和非氣泡區域的中子平衡方程：

式中：

φ_g——氣泡區域的中子通量密度；

Σ_g,s——氣泡區域的宏觀中子散射截面；

φ_l——非氣泡區域的中子通量密度；

Σ_l,s——非氣泡區域的宏觀中子散射截面；

k_eff——核反應堆的中子有效增殖因數；

方程(9)和方程(10)包含的未知量為φ_g和φ_l，兩個方程兩個未知數，因此通過求解獲得氣泡區域的中子通量密度φ_g和非氣泡區域的中子通量密度φ_l；

步驟4：通過通量-體積權重對網格中氣泡區域和非氣泡區域的宏觀中子反應截面加權平均獲得網格內的均勻化宏觀中子反應截面，從而進行后續中子輸運計算，獲得各網格內的中子通量密度；

網格內的均勻化宏觀中子反應截面計算式為：

式中：

——網格的均勻化宏觀中子反應截面；

V_g——氣泡區域的體積；

V_l——非氣泡區域的體積；

獲得網格內的均勻化宏觀中子反應截面后，便采用中子輸運計算方法求解中子輸運方程，最終獲得所有網格內的中子通量密度。

2.根據權利要求1所述的一種含氣泡介質的中子輸運計算方法，其特征在于：所述中子輸運計算方法為離散縱標計算方法。