CN103597470A - 用于建模核反应堆堆芯内燃料棒功率分布的方法 - Google Patents

Abstract

一种建模核反应堆堆芯的方法，其遵循各燃料销的历史并且采用燃料销通量形状因数以清晰地追踪各燃料销的沿其轴向长度的积分通量和燃耗，并且使用此信息获取用于各燃料棒的基本数据，即用于各燃料销分段的燃料棒横截面。采用所获得用于燃料销分段的数据来调整燃料销通量形状因数以匹配真实燃料销的历史，以便燃料棒功率分配可以基于所述燃料棒横截面和通量形状因数而精确地计算。

Description

用于建模核反应堆堆芯内燃料棒功率分布的方法

相关申请的交叉引用

本申请是2008年2月11日提交的序列号为12/029,005的申请的部分继续申请。

技术领域

本发明总体涉及建模核反应堆的堆芯内功率分配的方法，具体涉及用于设计核反应堆的初始和重新加载堆芯的方法。

背景技术

使用加压水冷却的核反应堆功率产生系统的初级侧包括与用于产生有用能量的次级侧隔离的并且处于热交换关系的闭合回路。初级侧包括反应堆容器，其围封支承容纳核燃料的多个燃料组件的堆芯内部结构，热交换蒸汽发生器内的初级回路，加压器的内部容积，用于循环加压水的泵和管道；所述管道将各蒸汽发生器和泵独立地连接至反应堆容器。包括蒸汽发生器、连接至容器的泵和管道系统的初级侧的各个部件形成初级侧的环路。初级侧还连接至辅助回路，包括用于加压水的容积和化学监测的回路。辅助回路，其布置为从初级回路分支，可以若需要通过使用测量量的水进行补充以保持初级回路中水量，并且可以监测冷却水的化学特性，尤其是它的硼酸的含量，这对反应堆的工作非常重要。

为了举例说明的目的，图1示出了简化的核反应堆初级系统，包括具有围封核堆芯（14）的围封头部（12）的通常为圆柱形的反应堆加压容器（10）。诸如水之类的液体反应堆冷却剂穿过堆芯（14）通过泵16泵送入容器（10），在此处热量被吸收并且释放至热交换器（18），通常称为蒸汽发生器，其中热量被输送至利用回路（未示出），例如蒸汽驱动涡轮发电机。反应堆冷却剂随后返回至泵（16），完成初级环路。通常，多个上述环路通过反应堆冷却管道（20）连接至单个反应堆容器（10）。

示例性的反应堆设计在图2中更为详细的示出。除了包括多个并行的、竖直的、共延伸的燃料组件（22）的堆芯（14）之外，为了描述的目的，其它容器内部结构可划分为下内部（24）和上内部（26）。在常规的设计中，下内部功能为支承、对齐和指引堆芯元件和器件，以及引导容器内的流。上内部约束燃料组件（22）或为燃料组件（22）提供二次约束（为附图中简单起见，仅示出了燃料组件中的两个），并且支承和指引器件和元件，例如控制棒（28）。在图2示出的示例性反应堆中，冷却剂通过一个或一个以上进口喷嘴（30）进入反应堆容器（10），向下流穿过容器和堆芯管（32）之间的环形物，在下集气室（34）内翻转180°，向上穿过下支承板（37）和其上放置燃料组件（22）的下堆芯板（36）并且穿过和围绕所述组件。在一些设计中，下支承板（37）和下堆芯板（36）通过单个结构、与（37）处于同一高度的下堆芯支承板替换。穿过堆芯和围绕区域（38）的冷却剂流通常比较大，以每秒接近20英尺的速度每分钟大约400,000加仑。所产生的压降和摩擦力易于使燃料组件上升，其运动受上内部（包括圆形的上堆芯板（40））的约束。离开堆芯（14）的冷却剂沿上堆芯板的下侧流动并且向上穿过多个穿孔（42）。冷却剂随后向上并且径向流向一个或一个以上出口喷嘴（44）。

上内部（26）可从容器或容器头部支承并且包括上支承组件（46）。负载在上支承组件（46）和上堆芯板（40）之间输送，主要通过多个支承柱（48）。支承柱在选定的燃料组件（22）和上堆芯板（40）中的穿孔（42）的上方对齐。

直线可移动控制棒（28）通常包括通过控制棒导向管（54）导向穿过上内部（26）并进入对齐的燃料组件（22）的中子抑裂变棒的连接柄组件（52）和驱动轴（50）。导向管固定地接合至上支承组件（46）并且通过压配合到上堆芯板（40）的顶部中的开口销（56）连接。销配置提供了导向管组件的便利和若需要情况下的更换，并且确保了特别是地震或其它高负载意外情况下的堆芯负载主要由支承柱（48）而非导向管（54）承受。这有助于减缓导向管在意外情况下的变形，这种变形会有害地影响控制棒插入能力。

图3是通过附图标记（22）总体表示的燃料组件的以竖直缩短的形式示出的立面图。燃料组件（22）是在加压水反应堆中使用的类型并且具有结构骨架，其在下端处包括底部喷嘴（58）。底部喷嘴（58）在核反应堆的堆芯区域中支承下堆芯支承板（36）上的燃料组件（22）。除了底部喷嘴（58）之外，燃料组件（22）的结构骨架还包括在其上端处的顶部喷嘴（62）和若干导向管或套管（54），其在底部喷嘴（58）和顶部喷嘴（62）之间纵向延伸并且在相反端牢固地连接在一起。

燃料组件（22）进一步包括沿轴向间隔的多个横向网格（64）和横向间隔的且由网格（64）支承的一系列有组织的细长燃料棒（66），多个横向网格（64）沿着并且装配至导向套管（54）。而且，组件（22）具有位于其中央并且在底部喷嘴（58）和顶部喷嘴（62）之间延伸和装配的器件管（68）。在部件这样布置的情况下，燃料组件（22）形成能够方便操作而不损坏部件的组件的整体单元。

如上指出，组件（22）中的一系列中的燃料棒（66）通过沿燃料组件长度间隔的网格（64）彼此保持间隔的关系。各燃料棒（66）包括核燃料芯块（70）并且在其相反端处通过上端插塞（72）和下端插塞（74）封闭。芯块（70）通过在上端插塞（72）和芯块堆顶部之间设置的充气弹簧（76）保持成堆。由裂变物质构成的燃料芯块（70）负责产生反应堆的反应功率。组件（22）内的给定燃料棒（66）的燃料芯块（70）可与同一燃料组件（22）内的另一燃料棒（66）在成分和浓缩度方面不同。管理堆芯的轴向和径向功率曲线非常重要，因为反应堆的功率输出由沿燃料棒（66）经受的最高温度限定。需要保持工作条件在这样的工作条件以下，所述工作条件会导致违背沿燃料棒（66）的包壳的核芯沸腾。在这种条件下，从燃料棒（66）到邻近冷却剂的热量传输破坏了燃料棒的温度上升，这可导致包壳失效。因此，燃料组件（22）内的不同类型燃料棒的放置和堆芯（14）内不同类型燃料组件的放置对于确保安全和最大化堆芯输出的效率非常重要。诸如水或含硼水之类的液体调节剂/冷却剂穿过下堆芯支承板（36）中的多个流开口向上泵送至燃料组件（22）。燃料组件（22）的底部喷嘴（58）使冷却剂向上穿过导向管（54）并且沿着组件的燃料棒（66）以便提取其中产生的热量用于生产有用功。

为了控制裂变过程，若干控制棒（78）在位于燃料组件（22）的预定位置处的导向套管（54）内可相互移动。具体而言，在顶部喷嘴（62）上方放置的棒束控制机构（80）支承控制棒（78）。控制机构具有带有多个径向延伸的锚爪或臂（52）的内螺纹圆柱形衬套部件（82）。各臂（52）互联至控制棒（78）以便控制棒机构（80）可操作以在导向套管（54）内竖直移动控制棒（78）从而在连接至控制棒插口（80）的控制棒驱动轴（50）的动力下控制燃料组件（22）内的裂变过程，全部以众所周知的方式。

如上指出，管理初始和重新加载燃料的堆芯的设计以管理堆芯的轴向和径向功率分配从而确保安全和最大化反应堆工作效率是重要的。这意味着，组件（22）内燃料棒（66）的种类和这些燃料棒的放置以及堆芯内组件的放置不得不被仔细考虑以使堆芯经历的温度梯度最小化。目前，堆芯设计使用中子扩散代码形成，例如，ANC，从本申请的受让人Westinghouse Electric Company LLC,（宾夕法尼亚州的匹兹堡）可获得许可。这些中子扩散代码将中子能量划分为一些能量范围（能量组）并且根据堆芯模型估计功率分布。这些估计的精确度不认为足够高，这是由于系统的几何模型中和它们采用的核截面数据固有的不精确性。目前的反应堆堆芯分析计算通常使用高级节点方法，其将燃料组件中的燃料销均质化为大的节点（例如，将17乘17的燃料棒组件变换为2x2节点模型，如图4所示）。对于核堆芯，含有100以上个燃料组件，三维中子通量和功率分配随后使用所述节点模型计算。基于堆芯宽的节点功率分配，组件逐个燃料销（即燃料棒）的分配通过将均质化的溶剂与具体的形状因数结合产生。只要工作历史在产生均质化数据和形状因数的组件计算中清晰建模，该方法可良好工作。不幸的是，各燃料组件的真实工作历史不是事先已知的，这使得难以产生合适的形状因数以精确地模拟堆芯。

在实际的堆芯工作情况下，即使对于同一类型的燃料组件（22），非均质性（即，逐点的通量和功率分配）由于周围环境和尤其控制棒插入和抽出历史而在工作期间发生变化。为了捕捉在燃料棒销功率上的实际历史影响，现有技术已经尝试了通过采用非常复杂的计算对销功率形状因数的多种修正，以产生燃料组件数据。然而，结果仍远不能令人满意，特别是当控制棒或灰色棒插入和抽出在正常功率工作期间经常发生时。这在例如目前由Westinghouse Electric Company LLC提供的AP1000的PWR堆芯的新设计和BWR堆芯的设计中变成大的并且非常困难的问题。产生这些问题，因为事先不知道控制棒将在何时、何处插入和插入哪个组件。用来反应用于堆芯设计而产生的组件数据的历史可与在正常工作期间堆芯内经受的真实燃料历史相当不同，所述不同在使用传统的方法的堆芯设计代码中难以捕捉。

因此，需要一种新的方法，其将会更好地预测核反应堆的堆芯内的功率和通量分配。

更为具体而言，需要一种新的方法，其将会考虑各燃料元件预测堆芯上方的功率和通量的轴向和径向分布。

进一步地，需要一种新的方法，其会更好地预测更精确反应堆芯的历史的核反应堆的堆芯上方的功率分布。

此外，需要一种新的方法，其将会在无需大量的计算机处理时间或存储的情形下预测核反应堆的堆芯内的功率分布。

发明内容

与一些传统的方法相反，本发明的方法将完全在不用销功率形状因数的情形下工作。代替的，本发明的方法遵循堆芯内各燃料棒的暴露历史，并且基于此真实历史，获取燃料棒核数据，即，物理术语中的燃料销横截面（以代表诸如吸收、裂变等之类的中子反应的可能性）。在实际的应用中，燃料逐棒的真实历史通过其燃耗和快积分通量参数化和表示。对于大多数堆芯设计代码，这两个参数是通过简单地将燃料棒功率和局部中子通量在从制造到当前堆芯状态的时间进行积分而计算（下文）。为了获得燃料逐销的横截面，在预定的反应堆操作条件（通常为热的全功率水平条件）下预产生参考横截面。对于给定的实际燃料棒历史（燃耗和快积分通量），逐个燃料销的横截面通过查询横截面表和通过将实际的积分通量与参考积分通量对比执行快积分通量修正获取。在产生参考的逐销的横截面表期间，也产生参考燃料销通量形状因数表。本发明的方法使用这些预产生的参考燃料销通量形状因数，结合上面的逐个燃料销的横截面，产生对于给定历史的实际销通量形状因数。使用燃料销横截面的燃料销通量形状因数从参考值到实际值的实时调整是基于通过核设计代码的反应堆物理的基本理论。因此，燃料销的历史已在燃料销横截面和上述的通量中考虑。将燃料销单元κ裂变和通量相乘将提供燃料销功率分布。

附图说明

本发明的进一步理解可从与附图结合阅读以下的优选实施方式的描述时获得，其中所述附图：

图1为本发明可应用的核反应堆系统的简化示意图；

图2为本发明可应用的核反应堆容器和内部元件的部分截面的立面图；

图3为以竖直缩短形式图示的燃料组件的部分截面的立面图，其中为清楚的目的分离一些部件；

图4图示了现有技术采用的2x2节点模型；

图5为图示了本发明考虑到的燃料棒中的个体差异的燃料组件的一部分的图形表示；

图6图示了本发明在执行燃料棒功率计算中按顺序的步骤的流程图。

具体实施方式

在大多数核堆芯设计代码中，例如ANC，为了获取各燃料棒的销功率分配，燃料销功率形状因数应用至节点上的均质化销功率曲线以对于节点内燃料组件组获取逐销的非均质化功率分配。应理解，“燃料棒”和“燃料销”在本说明书中互换使用。如在许多高级核堆芯设计代码中，ANC利用依据能量组的形状因数。这就是说，给定的一组形状因数对应给定能量范围内的若干燃料棒。各能量组(g)在(x,y)的燃料棒（销）功率表示为：

$P_g(x,y)=\mathrm{\κ}{\mathrm{\Σ}}_{f,g}^{\mathrm{hom}}(x,y)\·{\mathrm{\φ}}_g^{\mathrm{hom}}(x,y)\·f_g^P(x,y)=P_g^{\mathrm{hom}}(x,y)\·f_g^P(x,y)---\left(1\right)$

此处，

为均质化销功率，其从均质化逐销通量和κ裂变（κΣ_f，即来自裂变的能量释放速率）获得。均质化销通量

通过对各个单个节点连同节点边界条件（节点侧和拐角侧的通量）对两个能量组扩散公式求解得出。各节点，如图4所示，认为是单均质化体并且假定功率形状因数将处理燃料棒中的所有差异。节点内两个能量组的每一组的κ裂变为对应能量组内各燃料组件的平均κ裂变，对于能量组1产生的平均值为1.4061MeV/cm，对于能量组2产生的平均值为31.0616MeV/cm。均质化逐销κ裂变

根据节点平均值、侧边和拐角横截面而不是真实燃料棒状态/历史的条件使用多项式展开而产生。

采用此方法在(x,y)的均质化κ裂变不精确地表示对应燃料棒的κ裂变。该方法假定非均质性，即不同燃料棒之间的差异，将由功率形状因数

捕捉，其中功率形状因数

作为燃料组件平均燃耗的函数，事先通过栅格代码单组件计算产生。

与之相反，本发明的方法直接计算各燃料销的各轴向分段的通量和中子横截面（κ裂变、吸收等），如图6中提供的流程图所示。根据预产生的逐销的横截面表（102），销中子横截面通过两个步骤计算。第一，基于局部条件（例如，温度，可溶硼浓度，水密度）和燃料燃耗（88），所述方法计算（100）与参考历史对应的各个销中子横截面（κ裂变（），吸收

）（104）。第二，根据实际销快积分通量（Φ(x,y)）（108）与参考值的差异，销中子横截面（110）调整（106）为 ${\mathrm{\κ\Σ}}_{f,g}^{\mathrm{het}}(x,y)={\mathrm{\κ\Σ}}_{f,g}^{\mathrm{het},\mathrm{ref}}(x,y)\·\mathrm{\δ}(\mathrm{\Φ}(x,y),{\mathrm{\Φ}}^{\mathrm{ref}}(x,y))$ 以匹配各燃料销的实际既往历史。无论燃料棒如何到达此历史点（即，控制棒是否插入燃料、何时插入燃料、插入燃料多久），作为结果，该历史最终将会反应各燃料销在燃耗和快积分通量方面的差异。本发明的一个关键点为各燃料棒的销中子横截面总对应其真实的历史，因为历史在中子横截面上的影响在本发明中使用燃料销的燃耗和快积分通量涵盖。燃料销功率使用逐销的非均质化κ裂变和通量（112）直接计算为：

$P_g(x,y)={\mathrm{\κ\Σ}}_{f,g}^{\mathrm{het}}(x,y)\·{\mathrm{\φ}}_g^{\mathrm{het}}(x,y)={\mathrm{\κ\Σ}}_{f,g}^{\mathrm{het}}(x,y)\·{\mathrm{\φ}}_g^{\mathrm{hom}}(x,y)\·f_g^{\mathrm{\φ}}(x,y)---\left(2\right)$

此处，

为燃料销通量形状因数。类似于功率形状因数，每个销的参考通量形状因数

（84）在预定条件（例如，通常是热的全功率条件）下通过栅格代码单组件计算事先产生。从最新的（0）到高度燃烧（例如80MWD/kg）的一组燃料燃耗梯级选择为参考历史点。在这些参考历史点，通量形状因数（90）基于局部温度和可溶硼浓度通过各燃料分段的栅格代码计算。在能量组1和能量组2的每组中样品燃料棒分段的示例性κ裂变在下图表中示出：

能量组1	能量组2
		0	0
1.38999	30.33812
		1.40734	28.37248
1.41078	26.33429
		1.42007	34.3432
1.41119	32.2942
		1.40615	32.48921

本发明的方法与图5所示的各燃料棒一起使用，其中不同的阴影表示燃料棒之间的差异，即，燃料棒历史的差异，例如燃耗等，和棒的类型的差异，即成分和浓缩度。因此，从公式2获得的横截面表示各燃料棒。基于反应堆物理理论，燃料销通量形状因数主要依赖于燃料逐销的横截面。本发明的方法还采用修正模型以将燃料销通量形状因数（92）从根据上面提到的栅格代码单组件计算获得的参考通量形状因数进行调整，从而基于参考横截面和实际横截面匹配实际的燃料销条件，即（94）：

$f_g^{\mathrm{act}}(x,y)=f_g^{\mathrm{ref}}(x,y)\·F({\mathrm{\Σ}}^{\mathrm{ref}},{\mathrm{\Σ}}^{\mathrm{act}})=f_g^{\mathrm{ref}}(x,y)\·\underset{g^{\′}=1,g}{\mathrm{\Π}}\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_a^{g^{\′},\mathrm{ref}}\·{\mathrm{\Σ}}_{g^{\′}\→g}^{\mathrm{act}}}{{\mathrm{\Σ}}_a^{g^{\′},\mathrm{act}}\·{\mathrm{\Σ}}_{g^{\′}\→g}^{\mathrm{ref}}}}---\left(3\right)$

此处和Σ_g′→g分别代表吸收和分散的（从能量组g’到g）横截面，并且“ref”和“act”代表参考燃料销横截面和实际燃料销横截面。这是本发明的第二个关键点。使用这种通量形状因数修正模型，不需要预产生试图覆盖所有可能控制棒插入情形的大的销形状因数表。并且根据公式3计算出的销通量形状因数总是对应各燃料棒的实际燃料历史。此外，由于修正模型是基于基本扩散理论得出，其在没有预定条件或限制的情形下工作。

现有技术的方法没有考虑各个单独的燃料棒的真实历史。换而言之，其假定燃料组件的实际的非均质性主要依赖于组件平均消耗历史（燃耗）并且较少依赖于获取该历史所采用的路径（如何到达该处）。现有技术燃料销功率方法对于大多PWR工作良好，因为上述假定对于通常在正常工作期间以全功率运行并且除了设备关闭之外不主动地移动灰棒或控制棒的传统PWR设备而言是可接受的。

如果在正常设备工作期间插入控制棒或移动灰棒，例如在沸腾水反应堆和新加压水反应堆（例如由Westinghouse Electric CompanyLLC提供的AP1000设计）中出现的，情形会完全不同。控制棒插入导致组件非均质性明显变化。控制棒插入的瞬时影响可以通过附加的栅格代码计算捕捉。但这种影响随着燃料消耗累积。在消耗期间随着控制棒插入的非均质性变化与没有控制棒插入的情形极其不同。这对现有技术地方法产生了大的问题，因为我们不知道何时、何地和在什么条件下棒需要插入堆芯以及它们将保持多久。世界范围内的其他组织[例如，Tatsuya IWAMOTO和Munenari YAMAMOTO，刊物Nuclear Science and Technology,1999年12月]已经做出了努力来考虑销通量或功率形状因数的环境影响，特别是控制棒插入历史影响。然而，所有这些努力做出了下述假定：控制棒插入的影响横跨燃料组件引起平滑的销通量或功率形状因数变化。因此，所有这些研制的方法可在燃料历史的一定范围内工作，但仅用于BWR（沸腾水反应堆），因为控制棒（实际为控制叶片）插入燃料组件的外部，而PWR（加压水反应堆）控制棒（含有高达24个指状物）插入燃料组件内燃料棒之间。当根据本发明的方法在单个销的基础上获取燃料销横截面，此问题不是大问题。

为了改善现有技术方法的结果，进行了广泛的研究。所采用的方法在不同的条件下为多种不同控制棒历史产生了燃料销功率形状因数并将它们制成表格。即使增加了大量的栅格代码计算，现有技术方法仍然不能给出预测用于所述情形的精确堆芯功率分布曲线的令人满意的模型。这是因为此计算所用的销功率形状因数不能代表燃料组件的真实非均质性。

本发明的方法直接处理各个单独的燃料棒（销）。代替利用组件平均燃耗，本发明的方法是利用燃料棒燃耗和频谱历史（积分通量，快中子级的时间积分），在从制造到当前状态的历史上计算/累积所述燃料棒燃耗和频谱历史以获取燃料棒横截面。各燃料棒的这两个参数不仅定义燃料棒目前状态，而且反应历史路径。无论燃料组件历史多么复杂，本发明的方法总是能够基于这两个参数计算燃料棒横截面（例如，Σ_a燃料棒吸收横截面，κΣ_f燃料棒裂变能量释放横截面），并且使得燃料棒横截面匹配燃料组件的真实非均质性，因为其通过追踪上述两个参数而遵循各燃料棒的历史。进一步地，通过公式3的修正，燃料销通量形状因数对应真实的组件非均质性。因此，本发明的方法及时自动捕捉各单独燃料棒和燃料组件的历史。

此外，控制棒插入在具有和不具有控制棒的轴向水平面之间的控制棒末端周围产生了明显的非均质性差异。该强烈的非均质性由于轴向水平面之间的燃料棒的相互作用而影响销功率和中子通量再分配。然而，这种影响被现有技术方法忽略了。由于本发明考虑了各轴向水平的销通量和中子通量持续性，开发了逐销的轴向相互作用修正模型，并且销中子通量被调整以考虑轴向燃料水平面之间的相互作用（96）。此销轴向相互作用修正模型不仅改善了控制棒插入燃料组件的销通量（98）/功率预测，而且改善了设计为具有强烈轴向非均质性变化的任何燃料组件（例如大多数BWR燃料组件）的销通量（98）/功率预测。

本发明的方法不需要在燃料组件数据产生期间执行不同且复杂的历史计算。本发明的方法遵循随时间的燃料销真实历史并且基于燃料销真实历史直接计算销单元数据（在递增的横截面上的数据）。因此，本发明的方法能够处理所有种类的燃料棒和谨慎的可燃吸收器插入和抽出情况。

不像由许多国家实验室和大学当前研究的完全的逐个燃料销计算，本发明的方法不直接求解各个销的扩散方程或输运方程（NGM-Next产生方法）。取而代之的是，它采用类似1.5组的方法来简单地调整逐销通量。由于不需要迭代和逐销连接，本方法比NGM快的多，同时输送结果良好地重新产生。本发明的方法与现有技术方法相比需要非常少的计算机处理单元时间增加。

此外，销历史数据（燃耗和积分通量）在大多数设计代码（例如，ANC）中可获得。因此，不需要保存任何额外的单独销数据。单独的燃料销信息是非常大量的数据。保存任何附加的单独销数据将明显增加硬盘要求并且影响代码性能，这已经是对于NGM的最大的问题之一。

如上指出，本发明的方法将改善对于任何种类的控制棒历史或谨慎的可燃吸收器插入或抽出的销功率预测。此外，本发明的方法计算重新均质化所需的单独横截面和通量。这意味着如果应用本方法，人们能够以非常便宜和有效的方式进行重新均质化。重新均质化可用于直接解决多种突出的堆芯问题，例如组件弯曲、MOX/UO₂堆芯分析，对于堆芯内周边组件的功率误估计等。

尽管已详细描述了本发明的具体实施方式，但本领域技术人员应理解根据所述公开内容的整体教导可以开发对所述详细描述内容的各种不同修改和替代形式。因此，所公开的特定实施方式仅用于举例说明而非对本发明范围的限制，本发明的范围是通过所附权利要求的全部幅度及其任何等同体给出。

Claims (6)

1.一种通过核燃料组件（22）的燃料棒功率分布对轴向和径向燃料棒（66）建模的方法，包括下述步骤：

a)在若干轴向增值上独立地考虑燃料组件（22）内的各燃料棒（66）；

b)对于各轴向增值定义每个组件（22）的2x2径向节点，并且对于每个2x2节点计算三维节点平均值和表面通量分布；

c)基于根据参考历史的若干参考值和局部条件针对各燃料棒（66）计算参考κ裂变、吸收和中子通量形状因数（90）；

d)通过将燃料棒快积分通量修正应用至步骤c）所获得的结果而针对各轴向增值计算实际销中子横截面（110）（κ裂变和吸收），并且根据销中子横截面变化使用公式（3）调整燃料棒通量形状因数，以便销中子横截面和销通量形状因数对应实际的燃料棒和燃料组件历史；

e)产生用于燃料组件（22）内邻近组的燃料棒（66）的均质化中子通量值（90）；

f)根据步骤e）中获得的均质化通量和通量形状因数分别计算邻近组的燃料棒（66）中的每个燃料棒的若干非均质化中子通量（94）；

g)使用燃料棒（66）轴向相互作用修正模型（96）调整逐棒的通量以考虑不同轴向水平之间各燃料棒的轴向相互作用；以及

h)根据常数乘以若干能量组上的计算出的κ裂变和非均质化中子通量的乘积的总和确定各燃料棒（112）的功率。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述通量形状因数（94）与燃料棒（66）的成分和浓缩度相关。

3.如权利要求1所述的方法，其中最初确定的用于各燃料棒（66）以模拟燃料棒历史的各通量形状因数为参考通量形状因数（90），其不考虑燃料组件（22）的堆芯内放置历史。

4.如权利要求3所述的方法，包括调整所述参考通量形状因数（92）以考虑控制棒（78）插入所述燃料组件（22）的真实历史对燃料棒（66）的影响的步骤。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述控制棒（78）假定为插入所述燃料组件（22）内保持所述燃料组件的工作周期的一定百分比。

6.如权利要求3所述的方法，其中对所述通量形状因数（92）的调整考虑所述燃料组件的在先历史，包括在所述堆芯（14）内的在先加载周期上由各燃料组件（22）经受的放置、局部功率和燃耗。

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