[发明专利]一种用于处理反应堆各向异性散射效应的截面修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆设计和反应堆物理计算领域，具体涉及一种用于处理反应堆各向异性散射效应的截面修正方法。

背景技术

目前，“两步法”是普遍应用于反应堆物理分析计算中的一种方法。所谓“两步法”指的是：第一步在二维组件层面上进行中子输运计算得到各种燃料组件在各种工况(指燃耗深度、燃料温度、慢化剂温度、慢化剂密度、硼浓度、相对功率、控制棒状态)下的少群均匀化组件参数，第二步将第一步计算得到的少群均匀化组件参数作为堆芯计算的输入执行全堆芯的扩散计算。由此可见，要完成全堆芯的中子学计算，组件参数计算就显得至关重要。组件参数需要通过求解中子输运方程获得，由于反应堆是个极其复杂的系统，想要通过精细的求解中子输运方程来获得反应堆内各种燃料组件精确的少群均匀化组件参数是极其困难的。目前，在二维组件参数计算中，通常采用求解近似的中子输运方程来获得反应堆内各种燃料组件的少群均匀化组件参数。很重要的一个近似是对中子输运方程中散射源项里各向异性散射的近似，要想精确的处理反应堆堆内中子的各向异性散射效应是比较困难的。原则上来说，反应堆内中子的各向异性散射效应可以通过求解带有高阶散射源项的中子输运方程精确处理，但是在确定论方法的实际求解计算中一般并不采取这种方法。原因包括两个方面：第一，直接求解带有高阶散射的中子输运方程无论在计算效率还是在存储上都会付出较大的代价；第二，组件计算为堆芯提供少群均匀化组件参数，堆芯计算一般为扩散计算，其需要的是经过截面修正过后的输运截面。

基于上述原因，在组件参数计算中，通常采用一种近似的方法既截面修正方法处理反应堆内中子的各向异性散射效应。传统的近似处理反应堆内中子的各向异性散射效应的截面修正方法是P_n近似也叫P₀近似，这种方法所做的近似是直接舍弃掉中子输运方程中散射源项里的高阶各向异性散射，认为散射源项仅为0阶各向同性假设，既认为修正后的输运截面等于0阶总截面，实际上就是没有考虑中子各向异性散射的影响。这是一种最传统也是最简单的截面修正方法，其所引入的近似最多，因为它直接舍弃掉了散射源项中的高阶各向异性散射，当中子的各向异性散射不强烈时，可以采用这种方法来进行截面修正。这种传统的截面修正方法虽然避免了求解高阶散射源项，能够快速的求解中子输运方程，但由于这种传统的截面修正方法直接舍弃掉了散射源项中的高阶各向异性散射，其对中子输运计算引入了很大的近似，故它的计算精度较低，尤其针对中子的各项异性较强或者中子泄漏较强的问题时，P₀近似的计算精度更低。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是为了在求解中子输运方程(中子输运计算)时避免高阶散射源项花费大量的计算时间和内存消耗并且为了获得一个更精确的计算结果，提供了一种用于处理反应堆各向异性散射效应的截面修正方法，该方法是在进行中子输运计算之前，采用1阶中子通量密度矩对材料的宏观总截面进行修正，相对于传统的P₀近似，本发明修正方法更严格的考虑了中子各向异性散射的影响，从而本发明的方法在进行中子输运计算时可以得到更精确的计算结果。

为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案予以实施：

一种用于处理反应堆各向异性散射效应的截面修正方法，步骤如下：

步骤1：初始化中子通量密度矩和输运截面，其计算公式如公式(1)所示：

式中：

n——阶数；

g——能群号；

B²——几何曲率/cm^-2；

——第n阶、第g能群的宏观输运截面/cm^-1；

——第n阶、第g能群的宏观总截面/cm^-1；

——第0阶、第g能群的中子通量密度矩；

χ_g——第g能群的裂变能谱；

——第n阶、第g能群的中子通量密度矩；

步骤2：根据步骤1初始化得到的中子通量密度矩和输运截面，首先更新偶数阶中子通量密度矩，按照公式(2)对偶数阶中子通量密度矩进行更新并迭代至收敛：

式中：

n——阶数；

g——能群号；

G——划分的总能群数目；

——第n阶、第g能群的中子通量密度矩；

δ_0,n——克罗内克尔符号；

χ_g——第g能群的裂变能谱；

——对第1能群到第G能群求和；