[发明专利]基于速率理论的锆基合金辐照损伤软件仿真系统及方法

说明书

本发明公开了基于速率理论的锆基合金辐照损伤软件仿真系统及方法，涉及计算机仿真技术领域，其技术方案要点是：包括计算模块和GUI模块；计算模块包括数据库、函数单元、调用单元、运行单元；GUI模块包括输入单元、可视化单元。本发明可以替代昂贵的辐照试验和辐照后检验，模拟锆合金包壳在核电站的运行工况下材料中辐照缺陷的演化过程，该软件仿真系统可以模拟辐照缺陷引起的材料物理性能和力学性能的变化，定量计算中子辐照下材料辐照生长以及辐照硬化的变化，允许用户使用图形用户界面以最直观的方式设定模拟计算初始条件，允许用户根据对计算过程的要求和实验数据来改变模型参数建立数学建模，可实时监控模拟过程。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，更具体地说，它涉及基于速率理论的锆基合金辐照损伤软件仿真系统及方法。

背景技术

众所周知，核安全关系着核能的和平利用和开发，而锆合金包壳作为核电站第二道安全屏障，保证着在长期运行工况下，不使放射性裂变产物逸出，因此在开发锆包壳时，要模拟核电站内部环境，对锆包壳进行考验。而国际通常采用在通量较高的研究堆中进行核电站工况下模拟，利用其高中子通量，以较短的时间考验其运行过程中是否安全可靠，但高通量辐照资源有限，且试验成本巨大，辐照后检验通常伴随放射性，对试验人员身体有一定伤害。

目前，欧美等发达国家已较为成熟运用反应速率理论开发了一些用于科研工作的模拟程序来研究辐照损伤问题，但这些程序并不具有普适性。比如SALOME、Grizzly软件是模拟反应堆材料微观结构演化的工具，但是它们均存在共同的问题：计算精度不足够高、计算速度不够快、界面友好性较低，对于非专业人员很难做到“零门槛”上手。更重要的是，各个国家的研究机构对于缺陷之间相互作用的理解并不一致，因此程序之间相互借鉴的只有物理机制，缺陷之间的反应项无法完全覆盖。以上问题是目前公开报道中未开发出锆基合金辐照效应仿真模拟软件的关键原因，不仅模型建立困难，还对于各种不同核材料不具有普适性，计算中需要不断优化或者改进模型，且计算结果的实验验证方法尚待探索。

因此，如何研究设计一种基于速率理论的锆基合金辐照损伤软件仿真系统及方法是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中不足，本发明的目的是提供基于速率理论的锆基合金辐照损伤软件仿真系统及方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了基于速率理论的锆基合金辐照损伤软件仿真系统，包括计算模块和GUI模块；计算模块包括数据库、函数单元、调用单元、运行单元；GUI模块包括输入单元、可视化单元；

输入单元，用于将输入的模拟计算初始条件集成后得到初始条件信息；

数据库，存储有辐照损伤仿真模拟过程中所需的参数信息；

函数单元，存储有辐照损伤仿真模拟过程中所需的函数信息；

调用单元，用于根据初始条件信息从数据库调取相应的参数信息、从函数单元调取相应的函数信息，并根据调取的参数信息、函数信息生成一个可执行文件；

运行单元，用于根据可执行文件进行辐照损伤仿真模拟计算后得到仿真计算结果；

可视化单元，用于将仿真计算结果可视化编辑后进行显示。

进一步的，所述参数信息包括纯锆的材料常数、纯锆中缺陷的扩散系数、纯铌的材料常数、纯铌中缺陷扩散系数、锆铌合金的材料常数、锆锡合金的材料常数、计算硬化的位错相互作用参数、缺陷阱吸收点缺陷的偏置因子、用于计算a和c方向位错环数密度的模型参数。

进一步的，所述函数信息包括模拟中使用的宏定义、模拟中使用的全局变量、模拟中使用的常用数学函数、编译源文件后创建的二进制文件、仿真中使用的模型函数。