[发明专利]一种反应堆嵌入式共振自屏计算方法

摘要

一种反应堆嵌入式共振自屏计算方法，步骤如下：(一)基于一维燃料栅元的共振截面表计算；(二)基于固定源计算和插值计算的嵌入式迭代计算；步骤(一)得到几何相关的共振截面表，该共振截面表是根据实际反应堆燃料栅元的几何设计的，用于替换原始多群核素截面数据库中的常规共振截面表，产生改进的多群核素截面数据库，基于改进的多群核素截面数据库进行步骤(二)，得到反应堆中各个区域的有效共振自屏截面；步骤(二)是嵌入式共振计算的主体，步骤(一)为步骤(二)提供必要的共振数据库；由于本发明使用了单群固定源的输运求解来考虑反应堆非均匀几何对共振自屏效应的影响，共振计算被嵌入到输运计算过程中，与输运计算结果具备一致性。

主权项

1.一种反应堆嵌入式共振自屏计算方法，其特征在于：包括以下两个步骤：(一)基于一维燃料栅元的共振截面表计算；(二)基于固定源计算和插值计算的嵌入式迭代计算；首先进行步骤(一)，基于一维燃料栅元的共振截面表计算，得到几何相关的共振截面表，该共振截面表是根据实际反应堆燃料栅元的几何设计的，用于替换掉原始多群核素截面数据库中的常规共振截面表，产生改进的多群核素截面数据库，基于改进的多群核素截面数据库，进行步骤(二)，基于固定源计算和插值计算的嵌入式迭代计算，最终得到反应堆中各个区域的有效共振自屏截面；步骤(二)是嵌入式共振计算的主体，步骤(一)为步骤(二)提供必要的共振数据库；具体步骤如下：步骤(一)——基于一维燃料栅元的共振截面表计算，包括以下子步骤：步骤1：根据实际计算的反应堆中的燃料栅元的几何设计，选取一个温度点，保持共振区的几何尺度不变，慢化剂材料不变，在共振区中设置需要计算的共振核素，通过改变共振核素的核子密度和慢化剂厚度，选取设计若干个反应堆单栅元燃料问题；步骤2：使用采用超细群方法的计算程序，计算步骤1中设计的反应堆单栅元燃料问题中的每个共振核素的有效共振自屏截面；步骤3：使用采用特征线输运方法的计算程序，对步骤1中设计的反应堆单栅元燃料问题求解以下多群固定源输运方程：其中：Ω：中子方向向量；g群的中子通量密度；∑a,g：各个共振区宏观吸收截面；λ∑p,g：中间近似修正后的各个共振区宏观势散射截面；在上述的固定源输运计算中，各个共振区宏观吸收截面为有效共振自屏截面，来自于步骤2的计算结果，其它截面为非共振截面，来自于原始多群核素截面数据库；多群固定源输运方程中的源项为λ∑_p,g；求解出共振区的中子通量密度后，使用公式(2)计算共振区的背景截面：其中：σb,k,g：核素k在g群的背景截面；Nk：核素k的核子密度；步骤4：选取其它温度点，重复步骤1至步骤3，从而建立共振自屏截面相对于温度和背景截面的二维插值表，简称为共振自屏截面表；将原始的共振自屏截面表，通过步骤(一)中的方法，替换为新的共振自屏截面表即步骤4所述的共振自屏截面表，再提供给后续的步骤(二)——基于固定源计算和插值计算的嵌入式迭代计算，以计算反应堆的共振自屏截面；步骤(二)——基于固定源计算和插值计算的嵌入式迭代计算，包括以下子步骤：步骤1：对反应堆中的非均匀系统，包括单栅元、燃料组件、全堆芯，通过采用特征线方法的固定源输运计算程序求解公式(3)；其中：Ω：中子方向向量；g群的中子通量密度；第l次计算得到的共振区宏观吸收截面；λ∑p,g：中间近似修正后的各个共振区宏观势散射截面；对其中每个共振区的吸收截面，首先假定一个初始值，然后对整个非均匀系统进行一次单群的固定源计算，源项为各区的势弹性散射截面，计算结果为反应堆中的非均匀系统中各个区域的中子通量密度；步骤2：得到每个共振区的中子通量密度后，由下式计算该共振区某个共振核素的背景截面；其中：第l次计算的核素k第g群的背景截面；Nk：核素k的核子密度；步骤3：得到每个共振区中共振核素的背景截面后，结合温度参数，对多群核数据库中的共振截面表进行插值计算；多群核数据库中的共振自屏截面表是一个二维的插值表，表中包含T个温度点和B个背景截面点，以及对应的T×B共振自屏截面；在步骤(一)的计算过程中已经提供了新的共振自屏截面表，对这个表进行插值计算得到每个共振区共振核素的新的共振自屏吸收截面，再根据核子密度加和，得到各个共振区的宏观吸收截面∑a,g；步骤4：将步骤3所计算的的宏观吸收截面代入公式(3)，重复步骤1至步骤3的计算，直至共振区的宏观吸收截面收敛，收敛条件为迭代前后两次的宏观吸收截面的相对偏差小于0.01‰；最终得到每个共振区的每个共振核素的收敛的共振自屏截面和对应的背景截面；步骤5：根据收敛后的背景截面，进一步插值计算其它反应道的共振自屏截面，包括裂变份额和散射截面。