[发明专利]一种进行反应堆临界曲率搜索的方法

摘要

一种进行反应堆临界曲率搜索的方法，包括如下步骤：1、统计栅元信息，对非均匀组件进行高阶输运计算，得到组件中各个栅元的均匀化截面以及中子通量密度分布；2、求解泄漏修正模型进行堆芯临界曲率搜索计算，根据堆芯临界曲率，求解堆芯特征值，判断该特征值是否为真实堆芯特征值，若是则临界曲率搜索结束，若不是则更新堆芯临界曲率并再次进行泄露修正模型的计算，直至算出的特征值为真实堆芯特征值并得到渐近能谱；3、对栅格计算得到的中子通量密度乘上渐近能谱和栅格计算中无限中子能谱的比值并结束泄漏修正的临界曲率搜索；本发明方法基于中子平衡方程进行推导，能够快速找到对应临界堆芯下的临界曲率。

主权项

1.一种进行反应堆临界曲率搜索的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：对拥有精细材料分布的非均匀单组件进行非均匀高阶中子输运计算，边界条件采用全反射边界条件，非均匀单组件中子输运计算后根据通量体积权重方法求得各个栅元的均匀化截面；步骤2：假设堆芯临界曲率B²为零；步骤3：根据步骤1中确定的各个栅元的均匀化截面以及上一次的堆芯临界曲率，若为第一次，则此处为步骤2中假设的堆芯临界曲率，求解泄漏修正模型，即公式(1)与公式(2)组成的方程组，得到该假设临界曲率下的特征值k_eff；其中和分别表示堆芯内渐近能谱与一阶渐近能谱，r,E,Ω分别表示空间，能量，角度这三个变量，和表示堆芯内渐近能谱与一阶渐近能谱随空间，能量，角度这三个变量的变化而变化；是角度与渐近能谱的空间梯度的点积，表示渐近能谱的泄漏项；∑(r,E)是宏观总截面，表示中子的吸收项；Q_f(r,E)和Q_s(r,E)分别表示发生裂变反应产生的中子数和由中子发生散射产生的中子数，表示中子的产生项；k_eff为该方程的特征值，即增殖因子；是中子通量密度在角度上积分后的值；是角度与一阶渐近能谱的空间梯度的点积，表示一阶渐近能谱的泄漏项；表示一阶渐近能谱的吸收项；是中子通量密度在角度上积分后的值，表征由堆芯临界曲率引起的零阶渐近能谱对一阶渐近能谱的贡献；∑_s1(r,E←E')表示材料的一阶散射截面；γ为由栅元均匀化截面决定的常数；步骤4：依据公式(3)判断步骤3中的堆芯临界曲率是否是真实堆芯中的临界曲率；如果公式(3)的判断条件满足，那么该堆芯临界曲率与堆芯真实的临界曲率一致，步骤3中求得的该临界曲率下的增殖因子k_eff与实际堆芯的增殖因子保持一致，用步骤3中求出的渐近能谱和栅格计算中无限中子能谱的比值去和栅格计算中得到的中子通量密度相乘并结束泄漏修正的临界曲率搜索；如果公式(3)的判断条件不满足，那么继续进行步骤5的计算；由于需要对公式(1)及公式(2)进行多次求解，所以其中n表示第n次求解方程(1)和方程(2)，即第n次临界曲率搜索计算，k_eff(n)为第n次临界曲率搜索计算得到的增殖因子；为实际堆芯的增殖因子；步骤5：根据步骤3计算中得到的第n次临界曲率搜索计算得到的增殖因子k_eff(n)，发生裂变反应产生的中子数第n次临界曲率搜索计算得到的渐近能谱以及宏观截面∑(r,E)和常数γ，根据公式(4)，依据这一次的临界曲率B²(n)，估算出下一次的临界曲率B²(n+1)；其中n表示第n次曲率搜索计算；k_eff(n)为第n次临界曲率搜索计算得到的增殖因子；为实际堆芯的增殖因子；B²(n)为第n次临界曲率搜索计算的临界曲率；是第n次临界曲率搜索计算发生裂变反应产生的中子数；是第n次临界曲率搜索计算得到的渐近能谱；∑(r,E)是宏观截面；γ为由栅元均匀化截面决定的常数；步骤6：根据步骤5中得到的第n+1次的临界曲率，重复进行步骤3到步骤5，直至公式(3)的收敛判断条件满足。