[发明专利]基于蒙卡的氦氙小型堆精确截面均匀化方法

说明书

一种基于蒙卡的氦氙小型堆精确截面均匀化方法，基于蒙特卡洛计算方法对氦氙冷却小型反应堆进行二维全堆芯建模以描述堆芯的几何和材料分布，并根据核反应率守恒原理统计不同材料区域的少群均匀化截面；基于含铍材料区的(n，xn)截面对少群均匀化截面进行修正，以考虑铍反射层的中子学特性；再通过循环计算超级均匀化因子并迭代更新少群均匀化截面，实现进一步修正。本发明能够显著降低氦氙冷却小型反应堆的截面均匀化的误差，对于开展氦氙冷却小型反应堆的堆芯物理计算具有重要作用。

技术领域

本发明涉及的是一种核反应堆控制领域的技术，具体是一种基于蒙卡的氦氙小型堆精确截面均匀化方法。

背景技术

现有小型反应堆的几何结构复杂、形状奇异(如控制鼓)，截面的共振效应复杂、堆芯能谱随空间位置有较显著的变化，导致中子非均匀性和角度各向异性强，采用单组件-反射边界均匀化模型会为氦氙冷却小型反应堆物理分析带来较大误差。此外，氦氙冷却小型反应堆的堆芯采用铍元素作为反射层材料，会引发强烈的中子倍增效应，如果仅采用传统蒙特卡洛产生截面的计算流程，会得到错误的计算结果。

发明内容

本发明针对现有技术并未考虑(n，xn)反应对中子截面的影响导致计算误差较大的问题，提出一种基于蒙卡的氦氙小型堆精确截面均匀化方法，采用二维全堆芯蒙特卡洛模型初步产生少群均匀化截面，考虑含铍材料区的截面(n，xn)反应修正，并结合超级均匀化因子方法(SPH)产生精确的少群均匀化截面，能够显著降低氦氙冷却小型反应堆的截面均匀化的误差，对于开展氦氙冷却小型反应堆的堆芯物理计算具有重要作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于蒙卡的氦氙小型堆精确截面均匀化方法，基于蒙特卡洛计算方法对氦氙冷却小型反应堆进行二维全堆芯建模以描述堆芯的几何和材料分布，并根据核反应率守恒原理统计不同材料区域的少群均匀化截面；基于含铍材料区的(n，xn)截面对少群均匀化截面进行修正，以考虑铍反射层的中子学特性；再通过循环计算超级均匀化因子并迭代更新少群均匀化截面，实现进一步修正。

本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：截面产生模块、截面修正模块、截面存储模块、超级均匀化因子计算模块和截面库处理模块，其中：截面产生模块利用蒙特卡罗程序OpenMC统计反应堆堆芯中各个区域的相关截面参数，截面修正模块利用已有截面数据，对总截面、散射截面和吸收截面进行修正，得到在特定(n，xn)截面反应下效的总截面、散射截面和吸收截面；截面存储模块基于确定论中子程序所需的截面输入格式并将相关截面存储为对应的文件；超级均匀化因子计算模块根据超级均匀化方法的计算流程，采用蒙卡程序OpenMC和确实论程序进行迭代产生超级均匀化因子；截面库处理模块，根据用户需要的温度和区域条件下的截面，通过多项式拟合对截面库中的截面参数进行拟合，得到相应的截面。

所述的相关截面参数包括：总截面、散射截面、吸收截面、裂变截面和(n，xn)截面。

技术效果

本发明考虑含铍材料区的截面(n，xn)反应修正，并结合超级均匀化因子方法产生精确的少群均匀化截面的技术。与现有技术相比，本发明能显著降低氦氙冷却小型反应堆的截面均匀化的误差，对于开展氦氙冷却小型反应堆的堆芯物理计算具有重要作用。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为(n，xn)修正流程图；

图3为超级均匀化因子迭代流程图；

图4为堆芯结构示意图；

图中：1反射层、2基体、3氦氙冷却通道、4燃料；

图5为实施例四种计算模式下的功率相对误差分布图。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及一种基于蒙卡的氦氙小型堆精确截面均匀化方法，包括以下步骤：