專利名稱：一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法
技術領域：
本發明涉及核反應堆堆芯設計和反應堆物理計算領域，具體涉及一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法。
背景技術：
為了保證反應堆堆芯設計安全和運行安全，需要準確快速地計算出反應堆及相關的設備內三維中子通量密度分布的情況。
目前廣泛采用的傳統反應堆物理分析計算方法“兩步法”是建立在等效均勻化理論基礎之上的。隨著反應堆堆芯設計越來越復雜，安全要求越來越高，“兩步法”逐漸不能滿足工程計算要求。
所謂“兩步法”，第一步是在全反射邊界條件下對各種非均勻組件進行多群中子輸運計算，得到組件內的中子通量密度分布從而歸并出組件的少群等效均勻化群常數及不連續因子等物理量，以備堆芯計算使用；第二步，是根據前一步生成的均勻化參數，采用粗網節塊方法對堆芯進行少群中子擴散或輸運計算，通過功率重構計算，便可獲得三維堆芯中子通量密度分布。
然而，“兩步法”由于只針對有限種孤立的組件來計算等效均勻化參數，導致它無法考慮在真實堆芯布置中組件位置不同受到的影響，因此在反應堆精細中子通量密度分布計算要求不斷提高的今天，該方法越來越受到局限。盡管諸多改進方法被相繼提出，但依然不能跳出等效均勻化的思想框架。
能夠從根本上解決上述問題的方法只有進行“一步”全堆芯非均勻中子輸運計算。然而就目前的計算條件而言，直接對大型核反應堆堆芯進行三維中子輸運方程求解還不現實。所以需要發明一種高效、準確的獲取反應堆堆芯三維中子通量密度的方法。發明內容
為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法，能夠快速得到反應堆堆芯三維中子通量密度的精細分布，給反應堆堆芯設計和安全提供可靠的信息。
為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法，包括如下步驟:
步驟1:對反應堆堆芯進行幾何建模，將反應堆堆芯按照軸向劃分成多層，用Auto-CAD分別描述反應堆堆芯每一層幾何尺寸，將每一層沿徑向劃分成多個子區，再用Auto-CAD對每個子區劃分計算區域，根據計算需求對每一層計算區域的三維角度空間進行離散，利用VBA 二次開發的Auto-CAD的工程，在每一個子區內生成特征線信息，子區內邊界通過插值進行耦合；根據反應堆堆芯材料信息，讀取各層中每一個計算區域的宏觀截面參數；對二維、一維計算區域的中子通量密度、反應堆邊界條件和特征值賦初值；
步驟2:在步驟I所得幾何尺寸、材料和特征線信息的基礎上，計算每一層二維計算區域中每一個子區的矩陣MOC方法需要的系數矩陣和右端項不隨著迭代計算變化的部分，系數矩陣不隨迭代計算變化；步驟3:用步驟I中子通量密度初值計算三維粗網有限差分CMFD需要的凈流修正系數，進行一次全堆芯三維粗網有限差分CMFD計算，求得粗網中子通量密度后，修正一維、二維的細網中子通量密度，所述二維的細網中子通量密度修正如公式(25)所示:
權利要求
1.一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:對反應堆堆芯進行幾何建模，將反應堆堆芯按照軸向劃分成多層，用AutO-CAD分別描述反應堆堆芯每一層幾何尺寸，將每一層沿徑向劃分成多個子區，再用Auto-CAD對每個子區劃分計算區域，根據計算需求對每一層計算區域的三維角度空間進行離散，利用VBA 二次開發的Auto-CAD的工程，在每一個子區內生成特征線信息，子區內邊界通過插值進行耦合；根據反應堆堆芯材料信息，讀取各層中每一個計算區域的宏觀截面參數；對二維、一維計算區域的中子通量密度、反應堆邊界條件和特征值賦初值； 步驟2:在步驟I所得幾何尺寸、材料和特征線信息的基礎上，計算每一層二維計算區域中每一個子區的矩陣MOC方法需要的系數矩陣和右端項不隨著迭代計算變化的部分，系數矩陣不隨迭代計算變化； 步驟3:用步驟I中子通量密度初值計算三維粗網有限差分CMFD需要的凈流修正系數，進行一次全堆芯三維粗網有限差分CMFD計算，求得粗網中子通量密度后，修正一維、二維的細網中子通量密度，所述二維的細網中子通量密度修正如公式(25)所示:
2.根據權利要求1所述的一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法，其特征在于:步驟2所述計算每一層二維計算區域中每一個子區的矩陣MOC方法需要的系數矩陣和右端項不隨著迭代計算變化的部分的計算方法為: 任意子區域sub上的矩相關方程、子區內邊界出射角通量方程和子區外邊界出射角通量方程如下式所示:
3.根據權利要求1所述的一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法，其特征在于:步驟3所述計算三維粗網有限差分CMFD需要的凈流修正系數的公式為:
4.根據權利要求1所述的一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法，其特征在于:步驟3所述的全堆芯三維粗網有限差分CMFD計算公式為: 公式(30)
全文摘要
一種獲取反應堆堆芯三維中子通量密度精細分布的方法，1、對堆芯幾何建模，劃分計算區域，離散角度空間，生成特征線信息，指定各計算區域的材料，獲取其宏觀截面參數，為計算區域的中子通量密度通量、反應堆邊界條件、特征值設置初始值；2、計算每一個子區的矩陣方法需要的系數矩陣和右端項不隨著迭代計算變化的部分；3、求粗網中子通量密度，修正一維、二維的細網中子通量密度；4、求每個柵元的一維中子通量密度；5、迭代求解每一層的二維中子通量密度；6、更新三維粗網參數，判斷特征值和三維中子通量密度是否收斂，如果不收斂，則轉到步驟3繼續迭代，直至收斂，即得到三維中子通量密度精細分布；能夠快速得到反應堆堆芯三維中子通量密度的精細分布。
文檔編號G06F17/50GK103150424SQ20131004625
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者鄭友琦, 梁亮, 吳宏春 申請人:西安交通大學