[发明专利]一种用于模拟辐解气泡在溶液堆中运动的方法

说明书

本发明属于溶液堆领域，具体涉及一种用于模拟辐解气泡在溶液堆中运动的方法。步骤一、将溶液堆对芯按几何位置进行分区；步骤二、将辐解气泡按照其产生的位置和时间被分为若干气泡组；步骤三、从0时刻开始计算；步骤四、计算每个燃料分区内的空泡份额VF_n；步骤五、计算辐解气体摩尔总量n_ntotal；步骤六、对产生的辐解气体进行分配完成了对t+Δt时刻各气泡组的参数更新；步骤七、从零时刻开始按照步骤四到步骤六进行不断进行计算。本发明采用的方法介于常用的只考虑辐解气泡轴向匀速运动的模型和利用CFD方法对全堆进行两相流模拟之间，能够在保证一定精度的同时保证计算效率。

技术领域

本发明属于溶液堆领域，具体涉及一种用于模拟辐解气泡在溶液堆中运动的方法。

背景技术

溶液堆是指利用易裂变燃料可溶盐水溶液作燃料的反应堆，常用的燃料包括硝酸铀酰水溶液、硫酸铀酰水溶液、氟化铀酰水溶液或是这几种的混合水溶液，与常用固态燃料的反应堆相比，液体形态的燃料以及慢化剂与燃料均匀混合是其最鲜明的特征。

溶液堆在功率运行条件下，裂变反应产生的高能碎片与溶液中的水分子碰撞使之分解产生氢气和氧气；在硝酸铀酰溶液受到辐照时，还会产生氮气和氮氧化物。通常将这些气体统称为辐照裂解气体。辐照裂解气体产生后溶解在燃料溶液中，当达到其饱和浓度后将形成气泡，称为辐解气泡。辐解气泡受浮力作用会在燃料溶液中运动并从自由液面脱离堆芯。

溶液堆中的辐解气泡会对燃料体积和密度产生影响进而带来负反馈，对溶液堆的稳态或瞬态运行产生影响。为此，在溶液堆的建模分析中，对辐解气泡在溶液堆中的运动进行建模分析，进而获得辐解气泡在反应堆稳态或者瞬态工况下在堆内的分布情况十分重要。

辐解气泡在溶液堆中运动的同时可能存在着生长、聚合、破裂等行为，对这些行为的分析是模拟其运动过程的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种模拟辐解气泡在溶液堆中运动的方法，为溶液堆的全面建模分析提供技术支持。

为解决上述技术问题，本发明一种用于模拟辐解气泡在溶液堆中运动的方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将溶液堆堆芯按几何位置进行分区，由中子输运计算给出各燃料分区的功率分布P_n，固定该功率分布；

步骤二、将辐解气泡按照其产生的位置和时间被分为若干气泡组，利用一个矩阵储存各气泡组的信息，对于第i组气泡来说，这些信息包括：

(a)初始产生时间点t_0i

(b)初始产生位置h_0i

(c)当前时间点t时刻该气泡组所在位置h_i

(d)当前时间点t时刻该气泡组平均半径

(e)当前时间点t时刻该气泡组气体摩尔总量n_i

(f)当前时间点t时刻该气泡组总体积V_i；

步骤三、从0时刻开始计算，一旦在位置h处的燃料分区内辐解气体在t时刻达到了饱和，就开始产生气泡；新的一组气泡产生时，记录其产生时间点t₀＝t，记录其产生的位置h₀＝h，在最初产生时气泡的半径相同，该组气泡的摩尔总量为t-Δt到t时间段燃料区内产生的辐解气体总量，其体积通过理想气体方程计算；

步骤四、在t时刻，确定该组气泡在一个时间段t到t+Δt内的上升速度，在一个新的时刻t+Δt，根据t时刻所在位置h和气泡速度更新t+Δt时刻所在位置，判断这一位置所属于的燃料分区，对所有的气泡组都进行这样的处理，并计算每个燃料分区内的空泡份额VF_n；