[发明专利]一种用于快中子反应堆中子输运燃耗耦合分析的计算方法

说明书

一种用于快中子反应堆中子输运燃耗耦合分析的计算方法，1、将堆芯径向结构剖分为三角形网格，建立三棱柱网格，以组件轴向分段为单位划分燃耗区，将堆内循环划分为若干燃耗步，对各燃耗步执行如下流程；2、计算各燃耗区少群宏观截面，采用基于三棱柱网格的中子输运计算方法进行堆芯中子输运计算；3、计算燃耗步初时各燃耗区的燃耗矩阵，采用切比雪夫有理近似方法求解燃耗方程；4、根据燃耗步末时各燃耗区核子密度向量，进行堆芯中子输运计算；5、对燃耗步初和末时的燃耗矩阵求平均得到各燃耗区的平均燃耗矩阵，对各燃耗区重新从燃耗步初进行燃耗计算；6、重复步骤4和5，直至相邻两次计算得到的燃耗步末时各燃耗区的核子密度向量收敛。

技术领域

本发明涉及核反应堆物理计算和设计分析领域，是一种用于快中子反应堆中子输运燃耗耦合分析的计算方法。

背景技术

随着核能的不断发展和应用需求的不断扩大，新型快中子反应堆设计方案被不断地提出，堆芯内部不再是单一的、规则的正方形或六边形组件排布，快中子反应堆的设计分析对堆芯中子输运燃耗耦合分析方法的精度和效率均提出新的挑战。现有的快中子反应堆中子输运燃耗耦合分析方法主要基于六边形节块的中子输运或扩散计算方法，并采用线性链解析燃耗算法或矩阵指数燃耗算法用于堆芯燃耗计算，中子输运计算和燃耗计算的耦合方式为子步法或预估校正法。

现有的快中子反应堆中子输运燃耗耦合计算方法主要存在以下两方面问题：第一，只适用于堆芯规则几何结构，无法处理具有不规则堆芯布置的新型快中子反应堆的设计分析；第二，以子步法或预估校正法对中子输运计算和燃耗计算进行耦合，在燃耗步长较大时，计算精度有所损失。

因此，亟需研究一种快中子反应堆中子输运燃耗耦合分析的计算方法，模拟具有规则及不规则堆芯布置的快中子反应堆堆内燃耗循环过程，并可在采用较大的燃耗步长时保证计算精度，提高计算效率。

发明内容

为了解决上述快中子反应堆中子输运燃耗耦合计算方法存在的问题，本发明提出了一种用于快中子反应堆中子输运燃耗耦合分析的计算方法，可用于具有规则及不规则堆芯布置的快中子反应堆堆内燃耗循环过程的模拟，并可在采用较大的燃耗步长时保证计算精度，提高计算效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于快中子反应堆中子输运燃耗耦合分析的计算方法，包括如下步骤：

步骤1：将快中子反应堆的径向几何结构剖分为三角形网格，通过轴向分层，建立快中子反应堆的三棱柱空间网格，并以组件轴向分段为单位确定快中子反应堆的燃耗区网格；将快中子反应堆堆内燃耗循环过程按时间划分为若干个燃耗步，对每个燃耗步依次执行如下的步骤2至步骤6中子输运燃耗耦合分析流程；

步骤2：根据当前燃耗步初时堆芯各燃耗区内各燃耗核素的核子密度，结合各燃耗核素的少群微观截面，计算得到堆芯中子输运计算需要的各燃耗区少群宏观截面如公式(1)-(3)所示；

式中：

ν∑_f,g——第g群宏观中子产生截面；

νσ_f,g,i——燃耗核素i的第g群微观中子产生截面；

N_i——燃耗核素i的核子密度；

式中：

∑_s,g′→g——燃耗区从第g′群到第g群的宏观中子散射截面；

——燃耗区内所有非燃耗核素从第g′群到第g群的宏观中子散射截面；

σ_s,g′→g,i——燃耗核素i的从第g′群到第g群的微观中子散射截面；