[发明专利]一种燃料燃耗计算方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种燃料燃耗计算方法、装置及存储介质，本发明所述燃料燃耗计算方法在修正步求解通过核素的微观反应率时，使用三次样条插值，对燃耗计算修正步所使用核素的微观反应率进行求解，减少线性插值带来的计算误差，从而提高计算精度。本发明的燃料燃耗计算方法能够适用于微观反应率与核子密度呈明显的非线性关系的燃料，例如钆毒物棒。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计技术领域，具体涉及一种燃料燃耗计算方法、装置及存储介质。

背景技术

通常来说，堆芯核设计程序系统包括组件中子学计算程序和堆芯中子学计算程序。无论组件计算程序还是堆芯计算程序，都需要在中子输运方程或中子扩散方程的基础上进行燃耗计算。燃耗计算是反应堆物理计算分析的重要内容，在计算反应堆内燃料的增殖与消耗、反应性的变化等方面起着至关重要的作用。

现有的燃料燃耗计算主要包括迭代求解和预估校正计算，迭代求解需要反复迭代，直至系数全部收敛，虽然具有计算精度较高的优点，但是在多次迭代中输运计算消耗的时间太长；预估校正计算分为两步来得到核素的最终的核子密度，分别为预测步和校正步，两步的计算过程为：

预测步：采用本时间步初(t_n步初)的核素的核子密度进行中子输运计算(此计算需要消耗较长的时间)，得到中子通量分布，以本时间步初(t_n步初)的核素的核子密度为初始值，利用求得的中子通量来进行一个燃耗步计算，得到了本时间步末(t_n步末，也就是t_n+1步初)的各核素核子密度，此核子密度为本时间步末(t_n步末)的预估值。

校正值：采用t_n步末(也就是t_n+1步初)的各核素的核子密度，求解中子输运方程(求解过程包括共振计算、输运计算、基模修正等)，得到t_n+1步初的中子通量分布，以t_n步初的核素的核子密度为初始值，利用t_n+1步初的中子通量分布来求解一个燃耗步计算，得到新的t_n步末的各核素的核子密度，此核子密度为t_n步末的校正值。将t_n步末的各核素核子密度的预估值与校正值进行算术平均，就得到了最终的t_n步末的各核素的核子密度。

现有的预估校正计算方法修正步的反应率是基于预测步的核子密度获得的，由于预测步计算本身存在误差，所以反应率也不准确。特别是当组件含钆时，钆毒物棒内的中子注量率随燃耗迅速增加，相应的反应率也显著增大，但由于预测步计算是在假设反应率保持为燃耗步初始时刻的低水平下进行的，这就导致钆的燃耗速率偏低，修正步反应率偏小，最终导致计算得到的钆的核子密度偏大。

对于燃耗步长较大的情况，由于¹⁵⁵Gd、¹⁵⁷Gd等强吸收核，其微观反应率与核子密度呈明显的非线性关系，现有的预估校正计算方法会导致计算精度降低，无法满足工程需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料燃耗计算方法，解决现有预估校正计算方法导致燃料燃耗计算精度较低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃料燃耗计算方法，包括以下步骤：

S1、基于燃耗步初的微观反应率和燃耗步初始时刻核子密度，进行燃耗方程求解，得到预测的燃耗步末时刻核子密度；

S2、基于步骤S1获得的预测的燃耗步末时刻核子密度，进行中子输运求解，得到新的微观反应率；

S3、基于步骤S2获得的新的微观反应率和步初始时刻核子密度，再次进行燃耗方程求解，得到新的燃耗步末时刻核子密度；

S4、基于步骤S2获得的新的微观反应率和步骤S3获得新的燃耗步末时刻核子密度，采用三次样条插值方法计算，获得修正后的微观反应率；