[发明专利]一种精确计算核反应堆内时空中子分布的方法

说明书

一种精确计算核反应堆时空中子分布的方法，包括如下步骤：1、使用一步法直接求解稳态中子输运方程获得稳态状态下的中子通量密度分布以及先驱核浓度；2、在0.25ms内求解时空中子输运方程，通过0.25时刻的中子通量密度与中子通量密度形状函数获得0.25ms的幅值，此幅值作为点堆计算的初始值；3、在大步长内使用一步法计算时空中子输运方程，获得预估解，在极小步长内求解点堆方程，用点堆的幅值去校正中子通量密度；本发明通过改进现有的预估校正准静态方法，在不显著增加计算时间的前提下，能够精确捕捉核反应堆在极短时间内中子的迅速变化，彻底克服传统预估校正准静态方法的缺陷，使其在高保真时空中子动力学计算中真正发挥作用。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和核安全技术领域，具体涉及一种精确计算核反应堆内时空中子分布的方法。

背景技术

在核电厂的设计中，核反应堆的设计一直处于最核心的地位，而在核反应堆的设计中，精确模拟核反应堆在瞬态过程中时在不同时间点以及不同位置处的中子分布一直是一个巨大的挑战。目前数值模拟是核反应堆设计的最主要的手段，因此为了精确模拟核反应堆在瞬态过程中时在不同时间点以及不同位置处的中子分布，数值模拟计算的方法便显得尤为重要。

近年来随着计算机计算能力的大幅度提高，在数值模拟中采用高保真时空中子动力学模型已经成为国际的主流。高保真时空中子动力学能够保证理论模型和计算模型不失真，计算所得解为真解，计算分辨率和计算精度高，计算结果精确，能够达到高度保真的要求。要实现高保真时空中子动力学的计算，就必须采用一步法对核反应堆直接进行几何建模，采用多能群结构，通过精确求解中子输运方程，在计算过程中不引入几何近似以及传统两步法均匀化带来的误差。通过高保真时空中子动力学的模拟可大大提高核反应堆设计的精确性，大幅度减少实验量，提高反应堆的安全性和经济性，对核反应堆改进设计和新型反应堆设计均具有重大的理论价值和应用前景。

但巨额的计算时间成为了限制高保真时空中子动力学计算发展的最主要瓶颈。国际上目前主要流行通过预估校正准静态方法处理时空中子动力学中与时间相关的因素。在预估校正准静态方法中，通过在较大时间步长内以高计算代价直接求解时空中子输运方程获得预估的中子分布，此为预估，再在此求解输运方程的步长内以较小步长和较小计算代价求解点堆方程获得校正的中子分布的幅值，最后在输运计算的步长末通过校正的幅值去修正预估的中子分布的幅值，此为校正。但是预估校正准静态方法在处理极短时间内核反应堆内中子迅速变化的情况时会出现较大的误差，导致最终计算结果存在较大误差，因此极大地限制了预估校正准静态方法在高保真时空中子动力学中的应用。

因此，充分利用预估校正准静态极大节省计算时间的优势，并通过一定的手段克服预估校正准静态在处理极短时间内核反应堆内中子迅速变化时失准的缺陷，才能使预估校正准静态方法在高保真时空中子动力学的模拟中发挥真正的作用。

发明内容

为了克服上述现有技术的问题，解决在核反应堆功率急剧变化的情况下，预估校正准静态方法计算失准的问题，本发明的目的是提出一种精确计算核反应堆内时空中子分布的方法，该方法在现有预估校正准静态方法的基础上，通过改进现有的预估校正准静态方法，在不显著增加计算时间的前提下，能够精确捕捉核反应堆在极短时间内中子的迅速变化，彻底克服传统预估校正准静态方法的缺陷，使其在高保真时空中子动力学计算中真正发挥作用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种精确计算核反应堆时空中子分布的方法，包括如下步骤：

步骤1：进行核反应堆稳态计算，采用一步法直接进行输运计算，得到核反应堆处于稳态时每个能群、每个平源区的中子通量密度以及每个平源区内的每组缓发中子先驱核初始的浓度，具体包括如下步骤：

1)从截面文件中读取各个材料的原始多群宏观截面信息与动力学参数信息；

2)从输入卡片中读取核反应堆的几何信息与计算条件信息；