一种热管反应堆堆芯多物理场耦合方法技术

本发明专利技术公开了一种热管反应堆堆芯多物理场耦合方法，包括以下步骤：首先是前处理部分，包括建立堆芯几何模型，针对几何模型划分网格，设置物性参数、边界条件；其次，程序初始化设置，设定堆芯材料的初始温度，开展堆芯初始中子物理计算得到堆芯功率大小和分布，为循环迭代提供输入；随后，依据堆芯初始功率分布开展热分析计算，热分析计算得到堆芯温度分布，并以堆芯温度分布结果开展力学分析计算；热分析计算得到堆芯材料温度和力学分析计算得到形变几何更新到中子物理求解输入卡中，对堆芯几何、材料参数和核数据进行修正，再次开展中子物理计算，进入下一步迭代，直至满足收敛条件。最后得到考虑了核热力耦合计算的堆芯中子学参数、温度分布和应力应变分布。本发明专利技术为热管反应堆设计和优化奠定基础。管反应堆设计和优化奠定基础。管反应堆设计和优化奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种热管反应堆堆芯多物理场耦合方法


[0001]本专利技术涉及核反应堆堆芯设计与优化分析领域，具体涉及一种热管反应堆堆芯多物理场耦合方法。

技术介绍

[0002]热管反应堆因其较好的固有安全特性、模块化的设计理念等，在深空探测与空间电源、星球表面能源供应、深海小型推进器、陆基机动核电源、核电池等方面具有潜在的适用性与应用价值。
[0003]结构紧凑的固态热管反应堆堆芯在运行过程中涉及到反应堆物理、热工、机械力学等众多物理场的相互作用的物理过程。固态热管反应堆堆芯运行温度高，高温下堆芯材料的热膨胀效应明显，会产生较大的形变；非均匀受热和形变使得堆芯具有动态几何边界，也会使材料的中子、机械特性发生变化，进而影响堆芯中子物理过程；堆芯功率分布又影响到堆芯温度分布和热膨胀。通过堆芯稳态核
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热
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力多物理场耦合数值模拟，揭示热管反应堆堆堆芯的中子物理、堆芯传热和基体变形之间的相互作用机理，研究各个物理场之间的耦合现象，是研究热管堆特性的重要方法。
[0004]使用现有的商用软件对热管堆堆芯中子输运、传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热管反应堆堆芯多物理场耦合方法，其特征在于，该方法是基于蒙特卡罗中子输运程序与ANSYS Workbench多物理场耦合分析程序的外耦合方法，包括如下步骤：步骤1：计算前处理设置，进行堆芯中子物理计算、堆芯热分析计算和堆芯力学分析计算所需的初始设置，具体分为以下步骤：步骤1
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1：执行核数据处理程序，在300K至2000K温度范围内，以50K温度为一间隔获取每个同位素的多普勒展宽截面和热散射修正，构建立中子物理计算所需的截面库；步骤1
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2：针对给定的热管反应堆堆芯结构，采用三维建模软件建立堆芯的几何模型，生成中子物理计算输入文件，再采用网格划分软件对堆芯的几何模型进行六面体网格划分，得到网格模型；步骤1
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3：将步骤1
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2中的网格模型导入到计算流体力学软件中，对计算流体力学软件进行初始化求解设置，设置材料初始温度，设定计算域初始最高温度为T0，设定堆芯初始有效增殖系数为k0，设定边界条件，编译用户自定义函数UDF；设置监视器监测计算域最高温度，用作后续计算收敛的判定依据；步骤2：开展堆芯中子物理计算，生成计算输出文件，输出文件包含堆芯有效增殖系数和功率大小及分布的计算结果；步骤3：用户自定义函数控制进行堆芯热分析计算，得到堆芯燃料、基体、热管的温度分布，具体步骤如下：步骤3
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1：利用计算流体力学软件的用户自定义函数解析堆芯中子物理计算的输出文件，遍历输出文件，读取燃料棒栅元的计数，转换得到燃料棒栅元的功率大小，转换公式如下：式中：P
栅元
为堆芯中子物理计算中燃料棒某个栅元的功率大小，P0为反应堆功率设计值，N为总计数，n
i,j
为该栅元的计数值；步骤3
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2：利用步骤3
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏光辉，黄金露，王成龙，田文喜，郭凯伦，秋穗正，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：