[发明专利]一种固态燃料熔盐堆三维精细功率分布的计算方法

说明书

本发明公开了一种固态燃料熔盐堆三维精细功率分布的计算方法，包括以下步骤：首先基于随机顺序添加方法计算出固态燃料熔盐堆燃料球内TRISO颗粒的随机分布坐标；然后基于离散元的方法计算出固态燃料熔盐堆内燃料球的随机分布坐标；最后，将计算出的TRISO颗粒的随机分布坐标、固态燃料熔盐堆内燃料球的随机分布坐标都提供给蒙特卡罗中子输运程序，统计出固态燃料熔盐堆堆芯中每个燃料球的功率，从而获得固态燃料熔盐堆的三维精细功率。所述方法对传统的使用规则栅元堆积模型模拟随机分布的方法进行了优化改进，能够对固态燃料熔盐堆芯内燃料球的功率分布进行更为准确的计算。

技术领域

本发明涉及核反应堆物理计算领域，具体涉及一种固态燃料熔盐堆三维精细功率分布的计算方法。

背景技术

固态燃料熔盐堆由于采用球床结构，其燃料球是在重力、熔盐的浮力、燃料球之间的摩擦力等因素影响下形成了随机分布，而燃料球石墨基质内的TRISO燃料颗粒则受工艺的影响形成了随机分布，要想获得固态燃料熔盐堆每个燃料球的精细功率分布，首先应获得其精确的空间坐标。在传统的计算方法中，往往假设燃料球或TRISO燃料颗粒呈简单立方、体心立方、面心立方、点对点六棱柱等规则分布，然而这种分布由于是规则的，与实际的随机分布存在一定偏差，因此应用规则几何模型计算得到的功率分布也会存在一点偏差。为了克服应用规则几何模型导致的功率偏差缺陷，需要提出更为精确的随机几何计算模拟方法，从而计算出随机分布中的每个燃料球的功率。

发明内容

为了克服规则几何模型中假设固态燃料熔盐堆中燃料球和TRISO颗粒是规则分布的这一缺陷，本发明提供了一种固态燃料熔盐堆三维精细功率分布的计算方法，所述方法首先获得固态燃料熔盐堆中燃料球和TRISO颗粒的真实空间坐标，随后根据其空间坐标统计出固态燃料熔盐堆精细的三维功率分布，在燃料球功率计算过程中使用显式随机分布的方法，使其计算结果更加符合真实情况。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种固态燃料熔盐堆三维精细功率分布的计算方法，所述方法包括以下步骤：

首先基于随机顺序添加方法计算出固态燃料熔盐堆燃料球内TRISO颗粒的随机分布坐标；

然后基于离散元的方法计算出固态燃料熔盐堆内燃料球的随机分布坐标；

最后，将计算出的TRISO颗粒的随机分布坐标、固态燃料熔盐堆内燃料球的随机分布坐标都提供给蒙特卡罗中子输运程序，统计出固态燃料熔盐堆堆芯中每个燃料球的功率，从而获得固态燃料熔盐堆的三维精细功率。

进一步地，在计算TRISO颗粒坐标的过程中，需要保证新产生的TRISO颗粒不能与现有TRISO颗粒重叠且不能与石墨基质的边界重叠。

进一步地，在计算TRISO颗粒坐标的过程中，先将燃料球石墨基质组成的球体划分为若干个球壳，随后分别在各个球壳内同时计算TRISO颗粒的坐标。

进一步地，基于离散元的方法计算固态燃料熔盐堆内燃料球的随机分布坐标所使用的离散元模型由下述方程确定：