【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核反应堆的核素衡算、燃料后处理和临界安全等领域，具体涉及一种压水堆燃料组件核素成分在线精确重构方法。
技术介绍
1、我国核能技术不断发展，现有55座在运核电机组、24座在建核电机组、18座研究实验试验堆。核反应堆在运行过程中会不断地消耗燃料核素，会产生包括锕系核素、裂变产物核素和活化核素等在内的放射性核素。一方面，这些核素的放射性强，且部分核素还可以有特殊用途，必须进行严格管控。另一方面，这些放射性核素中大约90％都是地球上天然不存在的，比如238pu、239pu、99tc、99mo、131i等，具有非常高的回收价值。因此，核反应堆都需要进行核素衡算，准确掌握燃料组件中的核素成分信息。同时，我国的核电站，尤其是大亚湾核电和秦山核电，已经产生了大量的乏燃料，不断冲击核电厂的乏池容量，迫切需要进行乏燃料后处理，而精确的燃料组件核素成分的重构计算是乏燃料后处理技术的基础，也为保障核燃料临界安全所提供关键数据。
2、然而，现有的燃料组件核素成分重构计算技术，关注的核素种类少，且都是与堆芯物理计算强行脱耦的离线分析，无法兼顾核反应堆运行历史的复杂性和核素重构计算的准确性。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种压水堆燃料组件核素成分在线精确重构方法。针对压水堆，根据燃料组件几何参数、材料参数、燃料组件全寿期中的运行历史数据，对燃料组件运行历史进行精确跟踪模拟，并在线重构计算获得不同运行历史时刻的精确核素成分。该方法采用精细的燃耗数
2、为了达到上述目的，本专利技术采取了以下计算方案予以实施：
3、一种压水堆燃料组件核素成分在线精确重构方法，采用精细的燃耗数据库，在燃料组件内采用一步法非均匀中子输运计算，在压水堆堆芯内采用三维中子扩散计算和全微观燃耗计算，在线精确重构计算获得燃料组件核素成分；具体包括如下步骤：
4、步骤1：读取核反应截面数据库、核素燃耗数据库；其中核反应截面数据库中包含所有评价核数据中存在的核素种类；核素燃耗数据库包含核反应释能数据、全核素反应转化关系数据、裂变产额数据；
5、步骤2：获取燃料组件所在压水堆堆芯中所有组件几何尺寸信息、材料布置信息和状态参数信息；其中状态参数信息包括组件平均燃耗深度、组件内燃料温度、组件内慢化剂温度和组件内硼浓度、控制棒状态等；
6、步骤3：根据步骤2中获取的压水堆堆芯中所有组件几何尺寸信息、材料布置信息，将燃料组件不同材料区域划分为若干中子输运计算区域，同时燃耗计算区域划分与中子输运计算区域相同，统称为计算区域；根据组件几何尺寸信息和材料布置信息得到各个计算区域的边界、各个计算区域中核素成分及核数密度，采用模块化特征线扫描技术，建立特征线与不同计算区域边界的关系；根据特征线与不同计算区域边界的关系，采用特征线方法进行中子输运计算得到不同计算区域中的中子通量；根据不同计算区域中的中子通量及各个计算区域中核素成分及核数密度，在不同计算区域中建立单位时间内各核素核数密度变化的方程，称之为核素燃耗方程，采用切比雪夫有理近似方法或线性子链方法，精确求解获得单位时间内各核素核数密度的时间-空间分布；根据不同计算区域中的中子通量和单位时间内各核素核数密度的时间-空间分布，获得当前组件燃耗深度下组件均匀化参数，包括：各个燃耗步下不同计算区域中全核素组件均匀化截面、组件均匀化核数密度、组件均匀化中子通量密度；
7、步骤4：根据步骤2中获取的状态参数信息改变组件状态参数，包括组件平均燃耗深度、组件内燃料温度、组件内慢化剂温度和组件内硼浓度，重复步骤3，获得不同状态参数下的全核素组件均匀化截面、组件均匀化核数密度、组件均匀化中子通量密度；
8、步骤5：若组件计算与堆芯计算采用的核素燃耗数据库不相同，需要进行核素预处理计算保证堆芯计算的正确性；核素预处理计算包括：首先根据步骤4中获得的组件均匀化核数密度、全核素组件均匀化截面将全组件作为一个燃耗计算区域建立燃耗方程，接着采用切比雪夫有理近似方法或线性子链方法求解获得单位时间内各核素核数密度变化，得到预处理后的组件均匀核数密度；
9、步骤6：获取燃料组件所在压水堆堆芯中堆芯参数信息，包括组件布置信息、功率历史、控制棒棒位历史、慢化剂入口温度、慢化剂入口流量；读取精细核素燃耗数据库；
10、步骤7：根据步骤6中的堆芯参数信息，将三维堆芯根据组件划分为若干节块，建立三维堆芯计算模型，使用压水堆堆芯物理计算程序进行三维堆芯物理-热工耦合计算得到组件中子通量密度及各个燃耗点下组件的状态参数；根据步骤4获得的不同状态参数下的全核素组件均匀化截面、根据步骤4获得的预处理后的组件均匀化核数密度，插值或拟合获得当前堆芯真实状态参数下的全核素组件均匀化截面、预处理后的全核素组件均匀化核数密度；
11、步骤8：在压水堆堆芯物理计算过程中采用微观燃耗技术获得单位时间内堆芯各节块中全核素核数密度变化：首先根据步骤6中获取的精细核素燃耗数据和步骤7中获取的堆芯中组件中子通量密度、预处理后的全核素组件均匀化核数密度，在堆芯划分的各个节块中建立燃耗方程，接着采用切比雪夫有理近似方法或线性子链方法求解获得堆芯各节块中全核素核数密度变化；
12、步骤9：根据步骤3获得的不同组件零燃耗时的组件均匀化核数密度和步骤8获得的单位时间内堆芯各节块中全核素核数密度变化，计算获得指定燃料组件中不同时刻下的全核素的核素存量。
13、本专利技术针对燃料组件核素成分的重构计算，提出一种压水堆燃料组件核素成分在线精确重构方法，在核反应堆堆芯物理计算的同时，直接计算给出燃料组件中上千种核素的含量及其时间-空间分布数据，显著提高燃料组件核素成分重构计算的准确性，提高核反应堆核素核算的精度，提高乏燃料后处理过程的经济性，保障核临界安全。本专利技术与现有方法相比具有如下优点：
14、(1)采用微观燃耗技术基于精细核数据库，直接在压水堆堆芯计算过程中给出任意位置燃料组件任意高度处全核素的核素存量，为乏燃料后处理提供更加精细的核素构成，减小乏燃料后处理过程中的安全裕量。
15、(2)在压水堆堆芯计算过程中可以在线获得考虑燃料组件精确运行历史，包括功率历史、控制棒棒位历史、慢化剂入口温度历史、慢化剂入口流量历史的全核素的核素存量。
16、(3)在压水堆堆芯计算前，采用核素预处理技术消除组件计算与堆芯计算中由于核素燃耗数据库不同带来的偏差。
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1.一种压水堆燃料组件核素成分在线精确重构方法，其特征在于：采用精细的燃耗数据库，在燃料组件内采用一步法非均匀中子输运计算，在压水堆堆芯内采用三维中子扩散计算和全微观燃耗计算，在线精确重构计算获得燃料组件核素成分；具体包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种压水堆燃料组件核素成分在线精确重构方法，其特征在于：采用精细的燃耗数据库，在燃料组件内采用一步法非均匀中子输...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云召，邵睿智，曹良志，周原成，王嵩哲，邵增，陈添，李想，刘国明，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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