[发明专利]一种基于轴向通量展开准三维输运计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于轴向通量展开准三维输运计算方法及系统，包括：建立三维中子输运方程，三维中子输运方程的输入项为先进反应堆数据；在轴向上，采用一阶差分形式进行通量展开，对出现的负通量进行置零操作，根据置零后的边界面通量计算各个平源区的轴向、径向泄漏项，根据轴向、径向泄漏项计算得到各平源区的标通量。本发明对于负通量进行置零，并通过置零后统计得到边界流计算泄漏项，通过泄漏项重新计算该平源区标通量。从而避免简单置零造成流与通量不匹配，影响计算收敛性。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和反应堆物理数值计算领域，具体涉及一种基于轴向通量展开准三维输运计算方法及系统。

背景技术

作为核反应堆系统分析计算的基础，反应堆物理分析计算通过求解中子输运方程，获得堆芯反应性和全堆精细功率分布。为快速开展先进核动力堆芯研发，需要研发先进的高精度反应堆物理设计软件。为模拟复杂结构堆芯，国内外正广泛开展基于精确物理模型和精细几何建模的“一步法”反应堆物理计算方法研究。

一步法输运计算方法是指对于中子输运方程，在空间、角度上少做甚至不做近似，从而得到具有高精度高保真度的三维中子输运方程计算结果。对于一步法输运计算，主要有三维特征线方法、二维/一维耦合方法、轴向通量展开的准三维等三种方法。三维特征线方法，是指采用特征线方法直接对于三维方程进行三维特征线求解，这种方法避免了近似，理论上具有最高的计算精度。然而，对于三维特征线求解，计算量较大，在现有计算条件下应用困难。现有技术尚未实现基于三维特征线方法的全堆芯全燃耗的一步法输运计算。二维/一维耦合方法，是指对于三维中子输运方程沿轴向、径向分别进行积分，采用逐层求解的思想，将三维方程转化为二维方程与一维方程耦合形式，将三维问题分解为二维、一维问题，采用泄漏项进行耦合。该方法针对大型压水堆轴向非均匀性较弱的特点，进行了适当近似，降低了计算量。但是该方法引入泄漏项造成了稳定性差问题，目前主要应用于压水堆计算，难以应用于新型先进反应堆。轴向通量展开的准三维方法，理论上避免了二维/一维耦合方法的稳定性问题，同时相比直接三维特征线方法具有明显的效率优势。

对于轴向通量展开准三维方法，一阶近似的情况下引入了差分关系，造成可能出现负通量情况，负通量会影响右端源项，造成迭代过程的不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是基于轴向通量展开准三维方法，引入了差分关系，造成可能出现负通量情况，负通量影响右端源项，造成迭代过程的不稳定，直接影响到轴向通量展开准三维方法数值计算的稳定性，目的在于提供一种基于轴向通量展开准三维输运计算方法及系统，解决了提高基于轴向通量展开准三维方法数值计算稳定性的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于轴向通量展开准三维输运计算方法，包括：建立三维中子输运方程，所述三维中子输运方程的输入项为先进反应堆数据；在轴向上，采用一阶差分形式进行通量展开，对出现的负通量进行置零操作，根据置零后的边界面通量计算各个平源区的轴向、径向泄漏项，根据所述轴向、径向泄漏项计算得到各平源区的标通量。

由于当前对于轴向通量展开准三维方法，一阶近似的情况下引入了差分关系，造成可能出现负通量情况，负通量会影响右端源项，造成迭代过程的不稳定。本发明方法对于负通量进行置零，并通过置零后统计得到边界流计算泄漏项，通过泄漏项重新计算该平源区标通量。从而避免简单置零造成流与通量不匹配，影响计算收敛性。

进一步的，根据所述轴向、径向泄漏项计算得到各平源区的标通量，具体为：将轴向、径向泄漏项引入所述三维中子输运方程中，采用准三维特征线方法进行求解，得到各平源区的标通量。

进一步的，对出现的负通量进行置零操作，具体为：对出射面边界角通量为负的通量进行置零操作。

进一步的，根据置零后的边界面通量计算各个平源区的轴向、径向泄漏项，还包括：根据置零后的边界面通量，经过累加积分，得到各个平源区的轴向、径向泄漏项。