[发明专利]双重非均匀性空间自屏效应修正方法、装置、设备及介质

说明书

本发明公开了一种双重非均匀性空间自屏效应修正方法、装置、设备及介质，该方法通过蒙特卡罗方法，对从燃料表面逃脱的所有中子数和从燃料表面逃脱后在慢化剂中不经过任何碰撞，而进入到相邻燃料栅元发生碰撞的中子数进行计算，得到丹可夫因子，然后通过丹可夫因子对中子逃脱概率进行修正，以修正中子共振计算的双重非均匀性；根据均匀前后中子在随机分布介质区的逃脱概率不变，将随机分布介质区等效为均匀化介质；基于弥散颗粒和基体各子区的宏观截面，以及各子区对应的体积份额和空间自屏因子计算均匀化介质的等效截面，以修正中子输运计算的双重非均匀性，实现对随机分布介质燃料元件的双重非均匀性空间自屏效应的修正，提高中子计算准确率。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯技术领域，具体涉及一种双重非均匀性空间自屏效应修正方法、装置、设备及介质。

背景技术

核燃料在事故工况下的安全性越来越受到重视，为了提高核反应堆的安全性，出现了一种将燃料颗粒弥散在非裂变基体材料中的设计，称为随机分布介质燃料元件。从中子学计算角度看，随机分布介质燃料元件与传统燃料元件的关键区别在于，燃料颗粒以随机分布介质的形式弥散于基体中，无法获得确定的几何定义。随机分布介质燃料元件中的燃料栅元在宏观(燃料、包壳、慢化剂)上存在非均匀性，在微观上(燃料芯块内基体、弥散燃料颗粒、燃料颗粒内的分层结构)也同样存在非均匀性，上述宏观和微观两重非均匀性组成双重非均匀性，其空间自屏效应对热群和共振能群均有较大影响，给传统的中子学计算方法带来了一定的挑战。

对于弥散燃料的双重非均匀性，最直接的中子学计算方法是采用基于连续能量截面的蒙特卡罗方法，通过对燃料颗粒的随机分布进行建模，以进行严格的中子学计算。该方法可以为随机分布介质燃料元件提供中子学基准，但其计算成本巨大，难以应用于时间相关的燃耗计算或多物理场迭代设计计算中。在当前计算机发展水平下，基于多群结构的确定论方法仍然是随机分布介质燃料中子学设计计算的主要方法，但该方法缺少对随机分布介质燃料元件的双重非均匀性空间自屏效应的修正，导致计算不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的基于多群结构的确定论方法无法对随机分布介质燃料元件的双重非均匀性空间自屏效应进行修正，因此本发明提供一种双重非均匀性空间自屏效应修正方法，以应用于在传统压水堆堆芯设计中子学计算软件中，实现对随机分布介质燃料元件的双重非均匀性空间自屏效应的修正，提高中子计算准确率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种双重非均匀性空间自屏效应修正方法，包括：

通过蒙特卡罗方法，对从燃料表面逃脱的所有中子数和从燃料表面逃脱后在慢化剂中不经过任何碰撞，而进入到相邻燃料栅元发生碰撞的中子数进行计算，得到丹可夫因子；

获取中子逃脱概率，基于所述丹可夫因子对所述中子逃脱概率进行修正，以修正中子共振计算的双重非均匀性；

根据均匀前后中子在随机分布介质区的逃脱概率不变，将所述随机分布介质区等效为均匀化介质；

基于弥散颗粒和基体各子区的宏观截面，以及各子区对应的体积份额和空间自屏因子计算所述均匀化介质的等效截面，以修正中子输运计算的双重非均匀性。

进一步地，所述对从燃料表面逃脱的所有中子数和从燃料表面逃脱后在慢化剂中不经过任何碰撞，而进入到相邻燃料栅元发生碰撞的中子数进行计算，得到丹可夫因子，包括：

将从燃料表面逃脱的所有中子数作为第一个数据；

将从燃料表面逃脱后在慢化剂中不经过任何碰撞，而进入到相邻燃料栅元发生碰撞的中子数作为第二个数据；

将所述第二个数据与所述第一个数据的比值作为丹可夫因子。

进一步地，所述基于弥散颗粒和基体各子区的宏观截面，以及各子区对应的体积份额和空间自屏因子计算所述均匀化介质的等效截面，包括：