[发明专利]一种消除反应堆堆芯计算中控制棒尖齿效应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和安全技术领域，具体涉及一种消除反应堆堆芯计算中的控制棒尖齿效应的方法。

背景技术

随着核能的能源战略地位不断凸显，人们对核反应堆的安全性和经济性越来越关注，对反应堆物理计算的精度也提出了越来越高的要求。而控制棒尖齿效应是反应堆堆芯计算中不可避免的问题，也是影响堆芯计算精度的重要原因。

在反应堆堆芯计算中，采用的计算节块的轴向尺寸一般在20cm左右，而控制棒的移动步长只有1至2cm，因此不可避免的会出现控制棒局部插入的非均匀节块。在用传统的节块方法计算时，必须获得这些非均匀节块的均匀化截面。若直接采用体积权重的方法，则计算的控制棒微分价值曲线上会出现一系列尖齿，这一现象便称为“控制棒尖齿效应”，这种对控制棒价值的计算偏差严重影响了堆芯计算精度。从十九世纪八十年代以来，出现了很多方法来处理控制棒尖齿效应，如体积-近似通量权重方法、体积-重建的轴向通量权重方法和自适应网格方法。前两种方法只能减弱控制棒尖齿效应，并无法完全消除；自适应网格方法根据控制棒的不同插入位置对堆芯节块进行动态划分，保证控制棒底端与节块界面对齐，这种方法理论上能消除控制棒尖齿效应，但它有可能使堆芯轴向某些位置出现极薄的节块，增加了堆芯计算量甚至会影响计算精度。

可见，若能打破传统节块方法对节块内均匀化截面的要求，则不需要权重方法来获得节块均匀化截面，也不需要重新划分网格，能直接有效得消除反应堆堆芯计算中的控制棒尖齿效应。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种消除反应堆堆芯计算中的控制棒尖齿效应的方法，这种方法基于变分节块方法，它将节块泛函中的截面写成空间的函数，推导过程中不作节块内的宏观截面是常数的假设，最终将节块内的非均匀性体现在节块的响应矩阵中，从而实现对非均匀节块的计算，进而消除控制棒尖齿效应。

为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案予以实施：

一种消除反应堆堆芯计算中控制棒尖齿效应的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将整个求解区域划分若干个节块区域，写出待求解的中子扩散方程(以一维平板几何为例，省略能群符号g)：

-ddxD(x)ddxΦ(x)+Σt(x)Φ(x)=Σs(x)Φ(x)+S(x)---(1)]]>

其中，Φ(x)表示中子通量密度(cm^-2·s^-1)；D(x)、Σ_t(x)和Σ_s(x)分别表示中子扩散系数(cm)，中子宏观总截面(cm^-1)和群内宏观散射截面(cm^-1)；S(x)表示中子源项(cm^-3·s^-1)，包括散射源项和裂变源项：