CN114692062B - 一种高效获取核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子的方法 - Google Patents

Abstract

一种高效获取核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子的方法，采用子群方法进行共振自屏计算，获得燃料棒表面参考偏中子流和多群截面，采用解析表达式计算燃料棒表面等效偏中子流，利用燃料棒表面参考偏中子流和燃料棒表面等效偏中子流计算燃料棒表面偏中子流不连续因子；本发明方法能够快速获得核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子，近似考虑多群等效效应，降低共振自屏计算的多群等效误差，提高核反应堆物理计算的计算精度。

Description

一种高效获取核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子的 方法

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和安全技术领域，具体涉及一种高效获取核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子的方法。

背景技术

核反应堆物理计算是核反应堆设计的重要手段，而共振自屏计算是核反应堆物理计算的基础。目前子群方法是共振自屏计算的主流方法，具有几何适应性强、计算效率高的优点。但子群方法利用子群通量归并子群截面获得多群截面，没有考虑多群等效效应，从而引入了多群等效误差。

国际上提出了BHS方法和超级均匀化方法降低多群等效误差。但是BHS方法需要引入各项异性的散射截面，增加了大量存储。超级均匀化方法引入超级均匀化因子修正多群截面，能够考虑多群等效效应，并且超级均匀化因子直接作用在多群截面上，不需要增加额外的存储。但超级均匀化化因子需要进行迭代计算，存在迭代不稳定的问题，如果迭代不收敛，有可能引入更大的多群等效误差。广义等效理论在理论上也能处理多群等效效应，但目前该理论仅用于处理空间均匀化效应。该理论在均匀化空间的边界定义不连续因子，采用不连续因子修正边界流，从而处理空间均匀化效应。此外，广义等效理论也需要进行迭代求解单群固定源方程，因此计算效率较低。

发明内容

为了解决上述技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效获取核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子的方法，该方法采用解析表达式计算燃料棒表面偏中子流不连续因子，近似处理多群等效效应，降低多群等效误差。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实施：

步骤1：针对核反应堆，结合子群方法和特征线方法进行共振自屏计算，获得燃料棒表面参考入射偏中子流、燃料棒表面参考出射偏中子流、燃料棒多群截面和燃料棒子群源项；

步骤2：对燃料棒划分N条等距特征线，基于步骤1获得的燃料棒表面参考入射偏中子流、燃料棒多群截面和燃料棒子群源项，利用公式(1)计算燃料棒表面等效出射偏中子流；

式中：

J^eqv,out(θ_i)——燃料棒表面等效出射偏中子流

J^ref,in(θ_i)——步骤1获得的燃料棒表面参考入射偏中子流

θ_i——特征线极角

i——特征线极角编号

S——步骤1获得的燃料棒子群源项

∑_t——步骤1获得的燃料棒多群截面

n——特征线编号

N——特征线总数

ω_n——特征线n的权重

L_n——特征线n长度

步骤3：基于步骤1获得的燃料棒表面参考出射偏中子流和步骤2获得的燃料棒表面等效出射偏中子流，利用公式(2)计算燃料棒表面偏中子流不连续因子；

式中：

PCDF——燃料棒表面偏中子流不连续因子

I——极角数目

w_i——极角权重

J^ref,out(θ_i)——步骤1获得的燃料棒表面参考出射偏中子流。

与现有技术相比，本发明有如下突出优点：

1.本发明方法采用解析表达式计算燃料棒表面偏中子流不连续因子，不需要迭代求解单群固定源方程，能够高效获取燃料棒表面偏中子流不连续因子。

2.由于步骤3获得的燃料棒表面偏中子流不连续因子能够保证燃料棒表面出射偏中子流守恒，因此本发明方法能够近似考虑多群等效效应，降低核反应堆共振自屏计算中的多群等效误差，提高核反应堆物理的计算精度。

附图说明

图1为不考虑多群等效效应与采用本发明计算不同核反应堆算例有效增殖因数的误差比较。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

本发明一种高效获取核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子的方法，是一种降低核反应堆共振自屏计算中多群等效误差的方法，采取如下的技术方案予以实施：

步骤1：针对核反应堆，采用子群方法进行共振自屏计算，其中子群参数利用帕德近似方法获得，子群固定源方程利用特征线方法求解，获得燃料棒表面参考入射偏中子流、燃料棒表面参考出射偏中子流、燃料棒多群截面和燃料棒子群源项；

步骤2：对燃料棒划分N条等距特征线，基于步骤1获得的燃料棒表面参考入射偏中子流、燃料棒多群截面和燃料棒子群源项，利用公式(1)计算燃料棒表面等效出射偏中子流；

式中：

J^eqv,out(θ_i)——燃料棒表面等效出射偏中子流

J^ref,in(θ_i)——步骤1获得的燃料棒表面参考入射偏中子流

θ_i——特征线极角

i——特征线极角编号

S——步骤1获得的燃料棒子群源项

∑_t——步骤1获得的燃料棒多群截面

n——特征线编号

N——特征线总数

ω_n——特征线n的权重

L_n——特征线n长度

步骤3：基于步骤1获得的燃料棒表面参考出射偏中子流和步骤2获得的燃料棒表面等效出射偏中子流，利用公式(2)计算燃料棒表面偏中子流不连续因子；

式中：

PCDF——燃料棒表面偏中子流不连续因子

I——极角数目

w_i——极角权重

J^ref,out(θ_i)——步骤1获得的燃料棒表面参考出射偏中子流

基于步骤1获得的燃料棒多群截面和步骤3获得的燃料棒表面偏中子流不连续因子，采用特征线方法求解多群中子输运方程，获得核反应堆有效增殖因数和功率分布。

为验证本发明的有效性，图1展示了对于不同的核反应堆算例，不考虑多群等效效应和采用本发明降低多群等效误差计算得到的有效增殖因数。计算结果表明，不考虑多群等效效应时有效增殖因数的计算误差为-501到-628pcm，采用本发明降低多群等效误差后，有效增殖因数的计算误差为-305到-380pcm，因此，本发明可以高效计算燃料棒表面偏中子流不连续因子，近似考虑多群等效效应，降低多群等效误差，从而提高核反应堆物理的计算精度。

Claims (1)

1.一种高效获取核反应堆燃料棒表面偏中子流不连续因子的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：针对核反应堆，结合子群方法和特征线方法进行共振自屏计算，获得燃料棒表面参考入射偏中子流、燃料棒表面参考出射偏中子流、燃料棒多群截面和燃料棒子群源项；

步骤2：对燃料棒划分N条等距特征线，基于步骤1获得的燃料棒表面参考入射偏中子流、燃料棒多群截面和燃料棒子群源项，利用公式(1)计算燃料棒表面等效出射偏中子流；

式中：

J^eqv,out(θ_i)——燃料棒表面等效出射偏中子流

J^ref,in(θ_i)——步骤1获得的燃料棒表面参考入射偏中子流

θ_i——特征线极角

i——特征线极角编号

S——步骤1获得的燃料棒子群源项

∑_t——步骤1获得的燃料棒多群截面

n——特征线编号

N——特征线总数

ω_n——特征线n的权重

L_n——特征线n长度

步骤3：基于步骤1获得的燃料棒表面参考出射偏中子流和步骤2获得的燃料棒表面等效出射偏中子流，利用公式(2)计算燃料棒表面偏中子流不连续因子；

式中：

PCDF——燃料棒表面偏中子流不连续因子

I——极角数目

w_i——极角权重

J^ref,out(θ_i)——步骤1获得的燃料棒表面参考出射偏中子流。