[發明專利]一種應用于球床式高溫氣冷堆的少群截面泄漏修正方法

在審

• 申請號: 202211567166.2
• 申請日: 2022-12-07
• 公開（公告）號: CN115964862A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 吳宇軒;王永平;曹良志;李浩涌;汪景新;羅勇;劉偉;周勤;劉嵩陽;李雪琳;王朗
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;華能核能技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種應用于球床式高溫氣冷堆的少群截面泄漏修正方法，首先使用組件計算程序，對球床式高溫氣冷堆所有組件進行組件計算，得到各組件的多群均勻化截面；然后基于碰撞概率法，結合球型元件的多群均勻化截面，計算得到球床堆芯各區域的多群均勻化截面；輸入全堆各區域的多群均勻化截面到三維離散縱標輸運計算程序，基于三維圓柱幾何方法計算得到全堆各區域考慮中子泄漏效應的多群中子通量分布；最后利用考慮中子泄漏效應的多群中子通量分布作為權重，歸并球床式高溫氣冷堆各區域的多群均勻化截面，獲得全堆各區域考慮中子泄漏效應的少群均勻化截面，用于后續的三維全堆擴散計算。本發明方法省略了中子泄漏迭代修正的過程。

技術領域

本發明涉及核反應堆物理計算領域，具體涉及一種應用于球床式高溫氣冷堆的少群截面泄漏修正方法。

背景技術

球床式高溫氣冷堆(例如HTR-PM)具有瘦長的幾何結構，堆芯活性區徑向的中子泄漏效應對堆芯能譜影響顯著。另外，組件計算采用的是無限(全反射邊界)模型，未考慮各材料之間的中子泄漏，因此組件計算獲得的組件均勻化截面未考慮中子泄漏效應，這將為全堆擴散計算帶來很大誤差。

目前較為流行的球床式高溫氣冷堆中子泄漏效應修正方法主要有兩種：

第一種方法是組件計算與全堆擴散計算耦合在線迭代修正，利用未考慮中子泄漏效應的組件少群均勻化截面進行全堆擴散計算，得到全堆各區域邊界的反照率，再反饋到組件計算程序，作為組件計算新的邊界條件繼續計算得到組件少群均勻化截面，反復迭代修正直到反照率收斂，完成中子泄漏修正。

第二種方法通過組件計算制成組件多群均勻化截面庫，利用組件計算得到的少群均勻化截面作為全堆擴散計算的首次輸入，擴散計算得到全堆各區域的中子泄漏率，然后結合中子泄漏率求解多群中子慢化方程，得到帶泄漏的多群中子能譜，再調用多群截面庫歸并計算得到少群均勻化截面，接著進行下一輪全堆擴散計算，直到少群均勻化截面收斂，完成中子泄漏修正。

綜上所述，第一種方法需要在組件計算和全堆擴散計算之間反饋迭代，第二種方法需要在多群中子慢化方程求解和全堆擴散計算之間反饋迭代，因此以上兩種中子泄漏效應修正方法的流程較為復雜，計算量較大，影響高溫氣冷堆堆芯物理計算的整體效率。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種應用于球床式高溫氣冷堆的少群截面泄漏修正方法，本發明首先使用組件計算程序，對球床式高溫氣冷堆所有組件進行組件計算，得到各組件的多群均勻化截面。然后基于碰撞概率法，結合球型元件的多群均勻化截面，計算得到球床堆芯各區域的多群均勻化截面。輸入全堆各區域的多群均勻化截面到三維離散縱標(SN)輸運計算程序，基于三維圓柱幾何SN方法計算得到全堆各區域考慮中子泄漏效應的多群中子通量分布。最后利用考慮中子泄漏效應的多群中子通量分布作為權重，歸并球床式高溫氣冷堆各區域的多群均勻化截面，獲得全堆各區域考慮中子泄漏效應的少群均勻化截面，用于后續的三維全堆擴散計算。

為了實現以上目的，本發明采取如下的技術方案予以實施：

一種應用于球床式高溫氣冷堆的少群截面泄漏修正方法，包括以下步驟：

步驟1：使用組件計算程序，搭建球床式高溫氣冷堆的燃料球、石墨球、反射層、強吸收體等組件的精細化物理模型，然后分別對球床式高溫氣冷堆所有組件進行組件計算，獲得各組件的多群均勻化截面；

步驟2：基于碰撞概率法求解碰撞概率方程組，分別計算得到球床堆芯各區域內各部分的多群中子通量分布，再歸并計算得到球床堆芯各區域的多群均勻化截面；

步驟3：使用三維離散縱標(SN)輸運計算程序，搭建區域均勻化處理的球床式高溫氣冷堆簡化模型，并按照區域位置填入相應的球床堆芯和反射層組件的多群均勻化截面，基于三維圓柱幾何SN方法計算得到球床式高溫氣冷堆各區域考慮中子泄漏效應的多群中子通量密度；

采用如下三維穩態中子輸運方程計算多群中子通量密度：