一种压水堆堆内自给能中子探测器的响应电流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种压水堆堆内自给能中子探测器的响应电流计算方法，该方法在现有商用压水堆堆芯核设计分析框架下，通过栅格计算获得不同燃耗、不同功率水平下自给能中子探测器不同类型粒子的冲激响应函数，使用少群参数拟合程序对上述参数进行拟合生成冲激响应函数随堆芯局部状态参数变化关系的数据库，最终在堆芯分析过程中完成各个历史状态下的自给能中子探测器电流模拟；可以精确得到各个时刻自给能中子探测器的响应电流，不受堆芯状态变化的限制；该方法具有良好的工程应用前景。

A calculation method of the response current of the self-contained neutron detector in PWR

【技术实现步骤摘要】
一种压水堆堆内自给能中子探测器的响应电流计算方法
本专利技术涉及反应堆堆内监测系统和反应堆安全运行的理论模拟领域，具体涉及一种压水堆堆内自给能中子探测器的响应电流计算方法。
技术介绍
自给能中子探测器是一种基于活化法的堆内固定式探测器，主要由发射体、绝缘体、收集体三个部分组成。核反应堆堆芯内的中子会与高中子灵敏性的发射体材料发生反应产生电子，从而形成电流。自给能中子探测器具有体积小、中子灵敏度高、无需偏压电源等特点，目前被广泛应用于重水堆、VVER堆芯和第三代大型商业压水堆中，可以实时监测堆芯内的中子通量水平，对反应堆堆芯的功率分布实现实时在线监测，大幅提高堆芯的安全性和经济性。其中，自给能中子探测器响应电流的模拟是实现基于在线监测的核电厂安全控制与保护的关键环节。自给能中子探测器响应电流的形成过程非常复杂，核心在于通过准确的灵敏度系数建立堆芯内中子通量与响应电流的联系。已有技术都是基于解析模型和蒙特卡洛抽样分析，并使用具有固定的单能或典型中子能谱的中子源假设，忽略光子对响应电流的贡献，可以粗略给出稳定功率水平下的响应电流，无法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压水堆堆内自给能中子探测器的响应电流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：读取压水堆堆芯中所要模拟的燃料组件几何尺寸、材料布置信息和状态参数信息以及该燃料组件中心仪器测量管中放置的自给能中子探测器的几何结构和材料信息；其中状态参数信息包括组件平均燃耗深度BU、组件内燃料温度TF、组件内慢化剂温度TM和组件内硼浓度CB；/n步骤2：根据步骤1中获取的压水堆堆芯中所要模拟的燃料组件几何尺寸、材料布置信息和状态参数信息，将燃料栅元沿轴向划分为若干燃耗区域，建立二维组件计算模型：/n首先根据燃料组件几何描述得到组件中各个计算区域的边界，接着建立特征线与各个计算区域边界的数学方程组，求...

【技术特征摘要】
1.一种压水堆堆内自给能中子探测器的响应电流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：读取压水堆堆芯中所要模拟的燃料组件几何尺寸、材料布置信息和状态参数信息以及该燃料组件中心仪器测量管中放置的自给能中子探测器的几何结构和材料信息；其中状态参数信息包括组件平均燃耗深度BU、组件内燃料温度TF、组件内慢化剂温度TM和组件内硼浓度CB；
步骤2：根据步骤1中获取的压水堆堆芯中所要模拟的燃料组件几何尺寸、材料布置信息和状态参数信息，将燃料栅元沿轴向划分为若干燃耗区域，建立二维组件计算模型：
首先根据燃料组件几何描述得到组件中各个计算区域的边界，接着建立特征线与各个计算区域边界的数学方程组，求解方程组计算得到特征线和各个计算区域的交点坐标，得到对应的特征线信息；
采用特征线方法进行输运计算得到自给能中子探测器所在栅格中的中子-光子通量密度形状；采用预估校正方法的中子输运-燃耗耦合计算获得各燃耗步下各燃耗区域中的核素构成和各核素的原子核密度；
步骤3：根据步骤2中划分的燃耗区域以及得到的核素构成和各核素的原子核密度，在各个燃耗区域内建立单位时间内各核素原子核密度的变化与其它核素的原子核密度的数学方程称为燃耗方程，采用切比雪夫有理近似方法或线性子链方法求解燃耗方程得到各燃耗区域的衰变光子源强；
步骤4：对步骤3中计算得到的各燃耗区域的衰变光子源强采用线性函数归一化方法进行归一化处理；根据步骤2中得到的各燃耗区域中的核素构成、各核素的原子核密度，将归一化后的衰变光子源强作为光子输运方程右端的光子产生的固定源项，建立光子输运方程，联立中子输运方程和光子输运方程采用蒙特卡洛方法求解获得自给能中子探测器附近的中子源信息、瞬发光子源信息和缓发光子源信息以及组件内的功率，根据式(3)、式(4)确定瞬发光子源和缓发光子源的抽样概率：






式中，Pp表示瞬发光子源的抽样概率，Pd表示缓发光子源的抽样概率，Ap表示瞬发光子源的幅值系数，由真实功率除以统计得到的组件内的功率得到，Ad表示缓发光子源的幅值系数，wp表示包含在源信息中的瞬发光子权重，wd表示缓发光子权重，npsp表示中子-光子耦合输运计算瞬发光子源时模拟的次数，npsd表示中子-光子耦合输运计算缓发光子源时模拟的次数；
步骤5：根据步骤1中读取的自给能中子探测器的几何结构和材料信息，步骤4中得到的自给能中子探测器附近的中子源信息、瞬发光子源信息和缓发光子源信息以及瞬发光子源和缓发光子源的抽样概率，以距自给能中子探测器外表面0-0.5cm范围内的圆柱面为外边界，对自给能探测器所在栅格建立二维自给能探测器计算模型：
首先根据自给能中子探测器的几何描述确定自给能探测器各个计算区域的边界，接着根据自给能中子探测器附近的中子源信息确定初始中子的角度与能量，然后根据瞬发光子源和缓发光子源的抽样概率确定初始光子类型，最后根据自给能中子探测器附近的瞬发光子源信息和缓发光子源信息确定初...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云召，邵睿智，曹良志，吴宏春，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61