專利名稱：核反應堆核熱耦合計算方法
技術領域：
本發明涉及核工程領域，更具體地，涉及核反應堆核熱耦合計算方法；具體包括核反應堆核熱耦合計算的數學模型、收斂判定及求解方法。
背景技術：
在人類對能源的需求日益增大，和傳統化石能源日益稀缺的形勢下，核能發電近年來越來越受到重視。然而，目前使用最廣泛的反應堆堆型，如壓水堆、沸水堆，由于受制于其較低的熱轉化效率和燃料利用率，以及核事故與核擴散的風險，必須研究設計更先進及安全的新型核能系統，即第四代核能系統。第四代核能系統包括氣冷快堆系統、鉛合金液態金屬冷卻快堆系統、熔鹽反應堆系統、液態金屬鈉冷卻快堆系統、超高溫氣冷反應堆系統和超臨界水冷反應堆系統。為了提高熱效率，這些新堆型的運行溫度都比較高，慢化劑/冷卻劑運行工況變化較大，功率密度大，具有較強烈的核熱耦合行為。在新型反應堆設計及其穩定性和安全性分析中，核熱耦合研究非常關鍵。其中，超臨界水堆作為第四代反應堆概念中唯一的水冷堆，具有堆芯結構簡單緊湊、功率密度高、熱效率高等優點，被認為是最有希望實現的第四代反應堆之一。另一方面，超臨界水的物性變化非常劇烈，導致慢化劑和冷卻劑密度分布很不均勻，從而引起堆芯功率的擾動，造成強烈的核熱反饋，使得超臨界水堆的核熱耦合較常規壓水堆復雜得多。因此，在對例如超臨界水堆等具有強烈核熱耦合行為的新型反應堆進行核熱耦合計算時，傳統的迭代法已經不再適用。目前，國內外在進行核熱耦合計算時主要根據經驗或者通過多次嘗試選擇合適的迭代方法，尚未提出針對核反應堆核熱耦合的數學模型、迭代收斂的判定方法以及不同堆型進行核熱耦合計算時的普遍的求解方法，給反應堆的設計和分析帶來不便。
發明內容
為了克服現有的傳統迭代法在一些具有強烈核熱耦合行為的新型反應堆中不適用的不足，本發明提出了一種核反應堆核熱耦合計算方法，為反應堆的設計和分析提供了便利。為了實現上述目的，本發明的技術方案為—種核反應堆核熱耦合計算方法，構建核反應堆核熱耦合計算的數學模型，求解關于功率分布的不動點方程，從而獲得核熱耦合功率分布；其具體方式為S1.設初始的軸向線功率密度分布q^i)為平均分布，即
權利要求
1.一種核反應堆核熱耦合計算方法，其特征在于，構建核反應堆核熱耦合計算的數學模型，求解關于功率分布的不動點方程，從而獲得核熱耦合功率分布；其具體方式為 ·51.設初始的軸向線功率密度分布q^i)為平均分布，即
2.根據權利要求1所述的核反應堆核熱耦合計算方法，其特征在于，松弛因子的最大值Amax的確定方式為 ·521.設初始的軸向線功率密度分布qci(i)為平均分布，即
3.根據權利要求2所述的核反應堆核熱耦合計算方法，其特征在于，所述
4.根據權利要求2所述的核反應堆核熱耦合計算方法，其特征在于，所述步驟S4中采用部分迭代函數g(q(i))求解功率分布具體包括以下步驟 ·541.設的軸向線功率密度分布為q^i)，其中初始功率分布為滿足單棒功率約束的功率分布； ·542.通過迭代公式
5.根據權利要求4所述的核反應堆核熱耦合計算方法，其特征在于，所述步驟S41中的初始功率分布QtlQ)為平均分布或正弦分布。
6.根據權利要求5所述的核反應堆核熱耦合計算方法，其特征在于，所述初始功率分布qQ(i)為正弦分布。
全文摘要
本發明公開一種核反應堆核熱耦合計算方法，構建核熱耦合計算的數學模型，求解功率分布的不動點方程，從而獲得核熱耦合功率分布；具體方式為設初始功率分布為平均分布；構造含松弛因子λ的迭代函數對功率分布進行連續兩次迭代，計算逐次迭代函數的功率變化率，如果N個網格的功率變化率小于1，則可用逐次迭代法求解功率分布；否則，采用部分迭代函數求解。給出了部分迭代法最大松弛因子的計算公式，并推薦以正弦分布為初始功率分布。本發明為反應堆的設計和分析提供了便利。
文檔編號G06F19/00GK103020468SQ20121057557
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者蔡杰進, 劉仕倡 申請人:中山大學