[发明专利]一种应用于球床式高温气冷堆的少群截面泄漏修正方法

说明书

本发明公开了一种应用于球床式高温气冷堆的少群截面泄漏修正方法，首先使用组件计算程序，对球床式高温气冷堆所有组件进行组件计算，得到各组件的多群均匀化截面；然后基于碰撞概率法，结合球型元件的多群均匀化截面，计算得到球床堆芯各区域的多群均匀化截面；输入全堆各区域的多群均匀化截面到三维离散纵标输运计算程序，基于三维圆柱几何方法计算得到全堆各区域考虑中子泄漏效应的多群中子通量分布；最后利用考虑中子泄漏效应的多群中子通量分布作为权重，归并球床式高温气冷堆各区域的多群均匀化截面，获得全堆各区域考虑中子泄漏效应的少群均匀化截面，用于后续的三维全堆扩散计算。本发明方法省略了中子泄漏迭代修正的过程。

技术领域

本发明涉及核反应堆物理计算领域，具体涉及一种应用于球床式高温气冷堆的少群截面泄漏修正方法。

背景技术

球床式高温气冷堆(例如HTR-PM)具有瘦长的几何结构，堆芯活性区径向的中子泄漏效应对堆芯能谱影响显著。另外，组件计算采用的是无限(全反射边界)模型，未考虑各材料之间的中子泄漏，因此组件计算获得的组件均匀化截面未考虑中子泄漏效应，这将为全堆扩散计算带来很大误差。

目前较为流行的球床式高温气冷堆中子泄漏效应修正方法主要有两种：

第一种方法是组件计算与全堆扩散计算耦合在线迭代修正，利用未考虑中子泄漏效应的组件少群均匀化截面进行全堆扩散计算，得到全堆各区域边界的反照率，再反馈到组件计算程序，作为组件计算新的边界条件继续计算得到组件少群均匀化截面，反复迭代修正直到反照率收敛，完成中子泄漏修正。

第二种方法通过组件计算制成组件多群均匀化截面库，利用组件计算得到的少群均匀化截面作为全堆扩散计算的首次输入，扩散计算得到全堆各区域的中子泄漏率，然后结合中子泄漏率求解多群中子慢化方程，得到带泄漏的多群中子能谱，再调用多群截面库归并计算得到少群均匀化截面，接着进行下一轮全堆扩散计算，直到少群均匀化截面收敛，完成中子泄漏修正。

综上所述，第一种方法需要在组件计算和全堆扩散计算之间反馈迭代，第二种方法需要在多群中子慢化方程求解和全堆扩散计算之间反馈迭代，因此以上两种中子泄漏效应修正方法的流程较为复杂，计算量较大，影响高温气冷堆堆芯物理计算的整体效率。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于球床式高温气冷堆的少群截面泄漏修正方法，本发明首先使用组件计算程序，对球床式高温气冷堆所有组件进行组件计算，得到各组件的多群均匀化截面。然后基于碰撞概率法，结合球型元件的多群均匀化截面，计算得到球床堆芯各区域的多群均匀化截面。输入全堆各区域的多群均匀化截面到三维离散纵标(SN)输运计算程序，基于三维圆柱几何SN方法计算得到全堆各区域考虑中子泄漏效应的多群中子通量分布。最后利用考虑中子泄漏效应的多群中子通量分布作为权重，归并球床式高温气冷堆各区域的多群均匀化截面，获得全堆各区域考虑中子泄漏效应的少群均匀化截面，用于后续的三维全堆扩散计算。

为了实现以上目的，本发明采取如下的技术方案予以实施：

一种应用于球床式高温气冷堆的少群截面泄漏修正方法，包括以下步骤：

步骤1：使用组件计算程序，搭建球床式高温气冷堆的燃料球、石墨球、反射层、强吸收体等组件的精细化物理模型，然后分别对球床式高温气冷堆所有组件进行组件计算，获得各组件的多群均匀化截面；

步骤2：基于碰撞概率法求解碰撞概率方程组，分别计算得到球床堆芯各区域内各部分的多群中子通量分布，再归并计算得到球床堆芯各区域的多群均匀化截面；

步骤3：使用三维离散纵标(SN)输运计算程序，搭建区域均匀化处理的球床式高温气冷堆简化模型，并按照区域位置填入相应的球床堆芯和反射层组件的多群均匀化截面，基于三维圆柱几何SN方法计算得到球床式高温气冷堆各区域考虑中子泄漏效应的多群中子通量密度；

采用如下三维稳态中子输运方程计算多群中子通量密度：