一种应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法，首先根据球床式高温气冷堆反射层的实际分层结构，划分成三维圆柱几何节块，使用蒙特卡罗物理计算程序搭建计算模型并进行中子输运计算，得到各层反射层节块在各个方向上各个面的出射中子流、入射中子流和非均匀中子面通量；然后利用出射中子流和入射中子流，计算得到所有节块面的均匀中子面通量；最后计算得到所有节块所有面的不连续因子，后续用于强吸收体扩散计算修正。本发明专利技术方法省略了二维非均匀输运计算和二维固定源扩散计算步骤，直接通过蒙特卡罗非均匀中子输运计算获得计算不连续因子所需要的非均匀中子面通量和均匀中子面通量，获得不连续因子的方式更简便且更精确。式更简便且更精确。式更简便且更精确。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法


[0001]本专利技术涉及核反应堆物理计算领域，具体涉及一种应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法。

技术介绍

[0002]球床式高温气冷堆采用活性区外“控制棒+吸收球”组合的反应性控制方式，控制棒和吸收球的通道均布置在反射层内。另外，为了有效吸收泄漏到反射层外的中子，反射层的最外层还设置了一层硼化碳砖。控制棒、吸收球和硼化碳砖都属于强吸收体，强吸收体将会造成中子通量的局部畸变和强烈的各向异性，导致扩散近似不再适用。
[0003]在基于节块展开法的三维全堆扩散计算中，均匀化前后净中子流守恒的条件会导致两个节块交界面之间的均匀中子面通量间断，强吸收体区域节块交界面的面通量不连续现象更加突出，从而引入了不可忽略的计算误差。为了修正强吸收体区域的扩散计算，往往使用不连续因子来修正节块面上出射、入射中子流之间的关系，使得节块交界面之间的均匀中子面通量连续，降低扩散计算的误差。因此，需要提供适用于球床式高温气冷堆的三维全堆扩散计算的不连续因子。
[0004]在以往的方法中，首先需要进行二维非均匀中子输运计算获得非均匀中子面通量和区域均匀化截面，再代入区域均匀化截面对均匀化区域进行二维固定源扩散计算，得到均匀中子面通量，从而计算得到不连续因子，流程较为复杂。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法，本专利技术首先根据球床式高温气冷堆反射层的实际分层结构，划分成三维圆柱几何节块，使用蒙特卡罗物理计算程序搭建计算模型并进行中子输运计算，得到各层反射层节块在各个方向上各个面的出射中子流、入射中子流和非均匀中子面通量；然后利用出射中子流和入射中子流，计算得到所有三维圆柱几何节块对应面的均匀中子面通量；最后利用所有三维圆柱几何节块对应面的非均匀中子面通量和均匀中子面通量，计算得到所有三维圆柱几何节块所有面的不连续因子，后续用于强吸收体扩散计算修正。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法，包括以下步骤：步骤1：根据球床式高温气冷堆反射层在径向、周向和轴向三个方向上的实际分层结构，将球床式高温气冷堆反射层划分成三维圆柱几何节块，利用蒙特卡罗物理计算程序搭建球床式高温气冷堆物理模型；步骤2：使用蒙特卡罗物理计算程序，对球床式高温气冷堆物理模型进行非均匀中子输运计算，计算得到球床式高温气冷堆物理模型中各层反射层中三维圆柱几何节块在径向、周向和轴向上各个面的出射中子流、入射中子流和非均匀中子面通量；
步骤3：利用步骤2得到的出射中子流与入射中子流，计算得到各三维圆柱几何节块对应面的均匀中子面通量；根据中子扩散理论近似，均匀中子面通量等于该面的出射中子流与入射中子流之和的两倍：(1)(2)式中：—— 表示方向，包含径向、周向和轴向；—— 节块表面；—— 节块编号；—— 区分节块在方向上的两个面，其中面代表径向的外径面、轴向的朝上面和周向的顺时针方向面，面代表径向的内径面、轴向的朝下面和周向的逆时针方向面；—— 第个节块方向上面的第群的均匀中子面通量；—— 第个节块方向上面的第群的入射中子流；—— 第个节块方向上面的第群的出射中子流；—— 第个节块方向上面的第群的均匀中子面通量；—— 第个节块方向上面的第群的入射中子流；—— 第个节块方向上面的第群的出射中子流；步骤4：利用步骤2得到的非均匀中子面通量和步骤3得到的均匀中子面通量，计算得到各三维圆柱几何节块对应面的不连续因子，计算公式如下；(3)(4)式中：—— 第个节块方向上面的第群的不连续因子；—— 第个节块方向上面的第群非均匀中子面通量；—— 第个节块方向上面的第群的不连续因子；—— 第个节块方向上面的第群的非均匀中子面通量；重复步骤3和步骤4，获得所有节块所有面的不连续因子，后续用于强吸收体扩散计算修正。
[0007]和现有技术相比较，本专利技术具有如下优点：省略了二维非均匀输运计算和二维固定源扩散计算步骤，直接通过蒙特卡罗计算程序进行非均匀中子输运计算获得计算不连续因子所需要的非均匀中子面通量和均匀中子面通量，以更简便的方式精确的得到不连续因
子，后续应用于球床式高温气冷堆的全堆扩散计算，能够有效地降低由于强吸收体的存在而引起计算误差。
附图说明
[0008]图1a为高温气冷堆核电站示范工程HTR
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PM简化模型轴向横截面示意图。
[0009]图1b为高温气冷堆核电站示范工程HTR
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PM简化模型轴向纵截面示意图。
[0010]图2为本专利技术应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法总体流程图。
具体实施方式
[0011]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明：本专利技术首先根据球床式高温气冷堆反射层的实际分层结构，划分成三维圆柱几何节块，使用蒙特卡罗物理计算程序搭建球床式高温气冷堆物理模型并进行中子输运计算，得到各层反射层节块在各个方向上各个面的出射中子流、入射中子流和非均匀中子面通量；然后利用出射中子流和入射中子流，计算得到所有三维圆柱几何节块对应面的均匀中子面通量；最后利用所有三维圆柱几何节块对应面的非均匀中子面通量和均匀中子面通量，计算得到所有三维圆柱几何节块所有面的不连续因子，后续用于强吸收体扩散计算修正。
[0012]以下采用高温气冷堆核电站示范工程HTR
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PM为例，对不连续因子的计算以及在强吸收体扩散计算修正的应用进行描述，具体包括以下步骤：步骤1：高温气冷堆核电站示范工程HTR
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PM简化模型示意图如图1所示，球床堆芯外部包含7层反射层和1层硼化碳砖。利用蒙特卡罗粒子输运计算软件NECP
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MCX搭建图1所示的HTR
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PM模型，只在径向上按照球床堆芯、7层反射层和1层硼化碳砖分成9个区域，轴向和周向不作划分，将每层圆柱环视作一个区域；步骤2：使用蒙特卡罗粒子输运计算软件NECP
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MCX对图1所示的HTR
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PM模型进行非均匀中子输运计算，得到各层反射层（包含硼化碳砖）区域在径向上2个面（内径面和外径面）的出射中子流、入射中子流和非均匀中子面通量，取内径面为()面，外径面为()面；步骤3：基于各层反射层区域径向面上的出射中子流与入射中子流，计算均匀中子面通量：(1)(2)式中：—— 表示径向方向；—— 径向上的区域编号，从堆芯开始，向堆芯外方向递增，取值范围为；—— 第个区域径向上外径面的第群的均匀中子面通量；—— 第个区域径向上外径面的第群的入射中子流；—— 第个区域径向上外径面的第群的出射中子流；—— 第个区域径向上内径面的第群的均匀中子面通量；
—— 第个区域径向上内径面的第群的入射中子流；—— 第个区域径向上内径面的第群的出射中子流；步骤4：基于各层反射层区域径向面的非均匀中子面通量和均匀中子面通量，计算所有区域所有径向面的不连续因子：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于球床式高温气冷堆的不连续因子计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据球床式高温气冷堆反射层在径向、周向和轴向三个方向上的实际分层结构，将球床式高温气冷堆反射层划分成三维圆柱几何节块，利用蒙特卡罗物理计算程序搭建球床式高温气冷堆物理模型；步骤2：使用蒙特卡罗物理计算程序，对球床式高温气冷堆物理模型进行非均匀中子输运计算，计算得到球床式高温气冷堆物理模型中各层反射层中三维圆柱几何节块在径向、周向和轴向上各个面的出射中子流、入射中子流和非均匀中子面通量；步骤3：利用步骤2得到的出射中子流与入射中子流，计算得到各三维圆柱几何节块对应面的均匀中子面通量；根据中子扩散理论近似，均匀中子面通量等于该面的出射中子流与入射中子流之和的两倍：(1)(2)式中： —— 表示方向，包含径向、周向和轴向； —— 节块表面； —— 节块编号；、 —— 区分节块在方向上的两个面，其中面代表径向的外径面、轴向的朝上面和周向的顺时针方向面，面代表径向的内径面、轴向的朝下面和周向的逆时针方向面； —— 第个节块方向上面的第群的均匀中子面通量； —...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永平，吴宇轩，曹良志，秦帅，叶鑫，李浩涌，汪景新，罗勇，刘伟，周勤，刘嵩阳，李雪琳，王朗，
申请(专利权)人：华能核能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：