[发明专利]一种含气泡介质的中子输运计算方法

说明书

本发明公开了一种含气泡介质的中子输运计算方法，首先分别计算核反应堆活性区内各个网格中气泡区域和非气泡区域的宏观中子反应截面；根据各网格内气泡尺寸，计算气泡区域和非气泡区域间的中子碰撞概率；利用中子碰撞概率计算网格内气泡区域和非气泡区域的中子通量密度；最后，通过通量‑体积权重对网格中气泡区域和非气泡区域的宏观中子反应截面加权平均获得网格的均匀化宏观中子反应截面，从而考虑了气泡区域和非气泡区域的通量分布的区别，提供了准确的均匀化中子反应截面，提高了后续中子输运计算的精度。

技术领域

本发明涉及核反应堆物理分析计算技术领域，具体涉及一种含气泡介质的中子输运计算方法。

背景技术

在反应堆正常运行过程中，堆芯活性区不会出现气泡，因此在采用两步法进行物理分析时，组件计算只计算包含固体(如燃料或其他结构材料)和液体(如冷却剂)的均匀化截面。然而，在某些情况下，如反应性严重事故工况，由于裂变反应剧增、反应堆温度超限，堆芯内会产生气泡，气泡的产生改变了局部的材料布置特性，对反应堆临界特性产生较大影响，因此必须考虑这一现象。

目前，在堆芯输运计算时，若堆芯活性区产生气泡，则根据气泡体积改变网格内核素的平均核子密度，即将气泡均匀打混至液体中去。这一做法相当于体积权重，忽略了气泡区域和非气泡区域的中子通量的差别，无法保证网格内的中子反应率守恒，在中子输运计算中引入了误差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种含气泡介质的中子输运计算方法，首先分别计算核反应堆活性区网格内气泡区域和非气泡区域的宏观中子反应截面，根据各网格内气泡尺寸计算气泡区域和非气泡区域间的中子碰撞概率，利用中子碰撞概率计算网格内气泡区域和非气泡区域的中子通量密度，通过通量-体积权重获得网格内的均匀化宏观中子反应截面，从而考虑了气泡区域和非气泡区域的通量分布的区别，提供了准确的均匀化中子反应截面，提高了后续中子输运计算的精度。

为了实现以上目的，本发明采取如下的技术方案予以实施：

一种含气泡介质的中子输运计算方法，首先分别计算核反应堆活性区网格内气泡区域和非气泡区域的宏观中子反应截面，根据各网格内气泡尺寸计算气泡区域和非气泡区域间的中子碰撞概率，利用中子碰撞概率计算网格内气泡区域和非气泡区域的中子通量密度，通过通量-体积权重获得网格内的均匀化宏观中子反应截面，从而考虑了气泡区域和非气泡区域的通量分布的区别，提供了准确的均匀化中子反应截面，提高了后续中子输运计算的精度，包括如下步骤：

步骤1：对于每个计算网格，分别利用公式(1)和公式(2)计算气泡区域和非气泡区域的宏观中子反应截面：

式中：

Σ_g——气泡区域的宏观中子反应截面；

I——气泡区域的核素总数；

i——气泡区域的第i种核素；

N_g,i——气泡区域第i种核素的核子密度；

σ_g,i——气泡区域第i种核素的微观中子反应截面；

Σ_l——非气泡区域的宏观中子反应截面；

J——非气泡区域的核素总数；

j——气泡区域的第j种核素；

N_l,j——非气泡区域第j种核素的核子密度；

σ_l,j——非气泡区域第j种核素的微观中子反应截面；

步骤2：根据各网格内气泡尺寸，计算气泡区域和非气泡区域间的中子碰撞概率；