一种高精度复杂能谱微堆多群截面制作方法技术

本发明专利技术涉及一种高精度复杂能谱微堆多群截面制作方法，包括如下步骤：步骤1：针对所需计算的组件或堆芯进行建模，基于ACE格式截面数据，进行连续能量蒙特卡罗输运计算；步骤2：追踪指定均匀化区域内不同入射角度区间的中子；步骤3：根据步骤2，统计不同散射出射角度余弦区间内的散射事件数目，计算散射出射角余弦在各区间内的概率，确定散射角度分布；步骤4：根据步骤2和步骤3，计算得到多群数据；步骤5：根据步骤2和步骤4，制作多群数据库。本发明专利技术通过追踪统计中子入射角度，解决了所有截面的计算问题，降低现有方法中采用的近似与误差对微堆多群截面数据的影响，提高微堆多群截面数据精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度复杂能谱微堆多群截面制作方法


[0001]本专利技术属于粒子输运计算领域，具体涉及一种基于蒙特卡罗方法的复杂能谱微堆多群截面制作方法。

技术介绍

[0002]为快速、高效获取反应堆参数，“两步法”计算成为反应堆工程中的主要方法。“两步法”的第一步是对堆芯内各结构材料进行中子输运计算，生成均匀化多群截面；第二步是基于第一步生成的多群截面进行堆芯多群计算，获取堆芯物理量。
[0003]反应堆物理计算的主要方法有蒙特卡罗方法与确定论方法。微型反应堆几何复杂，非均匀性强，确定论方法处理时采用大量近似与修正，其对微堆计算的适用性与可靠性有待验证。蒙特卡罗方法对复杂几何的强大处理能力适用于微堆模型的精细表征，成为复杂能谱微堆多群截面生成的有效手段。
[0004]目前，蒙特卡罗方法生成多群截面过程中通常采用通量可分离性近似。通量可分离性近似，即中子通量的能量相关性与角度相关性相互独立。基于上述近似，使用指定均匀化区域内的标通量而非角通量加权平均计算多群截面。但上述近似在均匀化区域非均匀性强或均匀化空间材料不连续情况下将对群常数精度造成较大影响。
[0005]目前，多群截面生成方法针对散射各向异性的处理主要采用Pn方法。Pn方法即将散射截面关于中子出射角度余弦勒让德展开，而后拟合计算各阶散射矩阵，形成多群散射截面数据。但上述方法将产生多项式截断误差，该截断误差可能导致拟合的散射截面关于散射角余弦分布函数出现负值，这在物理上是不可能的。针对散射截面关于角余弦的分布函数值为负的点，目前的多群截面生成方法将上述点函数值指定为0，这将影响多群常数精度。
[0006]微堆多群截面制作中，由于微堆结构的非对称型以及并区导致的非均匀性或不连续性，通量可分近似及Pn方法表征各项异性散射的截断误差不可忽略。因此，需要开发一种可以获取高精度微堆多群截面数据的方法。

技术实现思路

[0007]为解决上述现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种基于蒙特卡罗方法制作高精度微堆多群数据库的方法，该数据库的制作方法是在连续能量蒙特卡罗计算结果处理中统计指定多群空间区域不同中子入射角度区间的多群参数，并通过统计不同中子散射角度区间内的散射事件表征各向异性散射，计算得到多群数据，制作多群数据库。统计不同中子入射角度区间降低了通量可分近似对群常数的影响，统计学方法表征各向异性散射消除了传统Pn方法截断误差导致分布函数值为负对多群常数的影响。多群空间区域不同中子入射角度划分的区间适用于所有截面。
[0008]本专利技术采取如下技术方案：
[0009]具体的，一种高精度复杂能谱微堆多群截面制作方法，其特征在于：包括如下步
骤：
[0010]步骤1：针对所需计算的组件或堆芯进行建模，基于ACE格式截面数据，进行连续能量蒙特卡罗输运计算；
[0011]步骤2：追踪指定均匀化区域内不同入射角度区间的中子；
[0012]步骤3：根据步骤2，统计不同散射出射角度余弦区间内的散射事件数目，计算散射出射角余弦在各区间内的概率，确定散射角度分布；
[0013]步骤4：根据步骤2和步骤3，计算得到多群数据；
[0014]步骤5：根据步骤2和步骤4，制作多群数据库。
[0015]更进一步地，
[0016]所述步骤2包括：根据步骤1所述计算，追踪指定均匀化区域内不同入射角度区间的中子，将z、n、Ω
n
、g、r、E、ΔE、V作为指定入射角度区间的中子通量的筛选数据，经过蒙特卡罗输运计算，输出W、T、i、li参数，通过公式(1)计算指定入射角度区间的中子通量；将z、x、Ω
n
、g、ΔE、V、r、E作为中子在指定均匀化区域内的各类反应率的筛选数据，经过蒙特卡罗输运计算，输出W、i、wi、Ag参数，通过公式(2)计算所述中子在指定均匀化区域内的各类反应率。
[0017][0018][0019]其中：
[0020]‑‑‑
能群g范围内，入射角度在Ω
n
区间的中子在均匀化空间z内的通量
[0021]‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间的中子在能群g与均匀化空间z内产生的x类型反应率
[0022]z
‑‑‑
均匀化空间变化
[0023]n
‑‑‑
入射角离散区间编号
[0024]Ω
n
‑‑‑
第n个中子入射角度离散区间
[0025]g
‑‑‑
能群编号
[0026]r
‑‑‑
空间位置
[0027]E
‑‑‑
中子能量
[0028]ΔE
‑‑‑
能群g的能量上下界
[0029]V
‑‑‑
均匀化空间z的体积
[0030]W
‑‑‑
初始中子总权重
[0031]T
‑‑‑
所有中子在均匀化空间体积内的轨迹集合
[0032]i
‑‑‑
事件编号
[0033]li
‑‑‑
中子第i个轨迹的长度
[0034]x
‑‑‑
反应类型
[0035]wi
‑‑‑
中子发生反应事件i前的权重
[0036]Ag
‑‑‑
中子能量在能群g内的所有反应事件的总集合
[0037]所述步骤3包括：在步骤2的多群参数统计中，离散散射出射角度余弦，统计不同散射出射角度余弦区间内的散射事件数目，通过公式(3)计算散射出射角余弦在各区间内的概率，确定散射角度分布，经过蒙特卡罗输运计算，通过公式(4)确定散射截面。
[0038][0039][0040]其中：
[0041]‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间内的中子，散射反应出射角余弦为μ的概率，满足关系式
[0042]‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间，能量为E的中子在r处，散射反应出射角余弦为μ的散射反应宏观截面
[0043]μ
‑‑‑
散射反应出射角余弦
[0044]Δμn
‑‑‑
第n个散射角余弦离散区间的区间长度
[0045]Wμ
‑‑‑
散射出射角余弦为μ的中子权重
[0046]wμ
‑‑‑
散射出射角余弦为μ的事件数
[0047]‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间，能量为E的中子在r处的散射反应宏观截面
[0048]所述步骤4包括：基于步骤2和步骤3中得到的中子通量、反应率与散射角分布，通过蒙特卡罗输运计算获得参数f
g'
→
g
(μ)，利用公式(5)计算多群散射矩阵，利用公式(6)计算其他多群截面。
[0049][0050][0051]其中：
[0052]s
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度复杂能谱微堆多群截面制作方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：针对所需计算的组件或堆芯进行建模，基于ACE格式截面数据，进行连续能量蒙特卡罗输运计算；步骤2：追踪指定均匀化区域内不同入射角度区间的中子；步骤3：根据步骤2，统计不同散射出射角度余弦区间内的散射事件数目，计算散射出射角余弦在各区间内的概率，确定散射角度分布；步骤4：根据步骤2和步骤3，计算得到多群数据；步骤5：根据步骤2和步骤4，制作多群数据库。2.根据权利要求1所述的一种高精度复杂能谱微堆多群截面制作方法，其特征在于：所述步骤2包括：根据步骤1所述计算，追踪指定均匀化区域内不同入射角度区间的中子，将z、n、Ω
n
、g、r、E、ΔE、V作为指定入射角度区间的中子通量的筛选数据，经过蒙特卡罗输运计算，输出W、T、i、li参数，通过公式(1)计算指定入射角度区间的中子通量；将z、x、Ω
n
、g、ΔE、V、r、E作为中子在指定均匀化区域内的各类反应率的筛选数据，经过蒙特卡罗输运计算，输出W、i、wi、Ag参数，通过公式(2)计算所述中子在指定均匀化区域内的各类反应率。应率。其中：
‑‑‑
能群g范围内，入射角度在Ω
n
区间的中子在均匀化空间z内的通量
‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间的中子在能群g与均匀化空间z内产生的x类型反应率z
‑‑‑
均匀化空间变化n
‑‑‑
入射角离散区间编号Ω
n
‑‑‑
第n个中子入射角度离散区间g
‑‑‑
能群编号r
‑‑‑
空间位置E
‑‑‑
中子能量ΔE
‑‑‑
能群g的能量上下界V
‑‑‑
均匀化空间z的体积W
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初始中子总权重T
‑‑‑
所有中子在均匀化空间体积内的轨迹集合i
‑‑‑
事件编号li
‑‑‑
中子第i个轨迹的长度
x
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反应类型wi
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中子发生反应事件i前的权重Ag
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中子能量在能群g内的所有反应事件的总集合所述步骤3包括：在步骤2的多群参数统计中，离散散射出射角度余弦，统计不同散射出射角度余弦区间内的散射事件数目，通过公式(3)计算散射出射角余弦在各区间内的概率，确定散射角度分布，经过蒙特卡罗输运计算，通过公式(4)确定散射截面。确定散射角度分布，经过蒙特卡罗输运计算，通过公式(4)确定散射截面。其中：
‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间内的中子，散射反应出射角余弦为μ的概率，满足关系式式
‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间，能量为E的中子在r处，散射反应出射角余弦为μ的散射反应宏观截面μ
‑‑‑
散射反应出射角余弦Δμn
‑‑‑
第n个散射角余弦离散区间的区间长度Wμ
‑‑‑
散射出射角余弦为μ的中子权重wμ
‑‑‑
散射出射角余弦为μ的事件数
‑‑‑
入射角度在Ω
n
区间，能量为E的中子在r处的散射反...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴逸炜，郭辉，刘利民，冯快源，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：