[发明专利]一种获得核燃料组件共振参数的方法

说明书

技术领域

本发明属于反应堆物理设计技术领域，具体涉及一种获得核燃料组件共振参数的方法。

背景技术

核燃料组件共振参数的获取伴随着反应堆物理设计中能量多群处理方法的出现而产生。获取核燃料组件共振参数是反应堆组件设计、堆芯设计以及燃料管理的基础，其精度直接影响后续计算精度。共振计算的主要目的是使用多群数据库的多群截面和共振积分数据，计算实际核燃料组件的共振参数。

各类基于确定论的核燃料组件共振参数获取方法大多受到其理论模型的假设、近似的限制，或仅仅能够处理简单几何核燃料组件；或只能近似处理有限的多种规则几何核燃料组件，并未真正实现有效获取多种任意几何、任意数量共振区、任意共振材料组成核燃料组件的共振参数；或由于可获得任意几何，任意数量共振区和材料组成共振参数但效率低下，同样距实际工程应用中存在差距。用于获取核燃料共振参数的子群方法具有较强的几何处理能力、较高的计算效率，但是无法解决多核素共振的问题，只有采用多核素共振干涉表修正的方式，这种方式随着几何复杂程度的提高会逐渐失效，逐渐不满足目前工程实际情况。小波方法具有较强的几何处理能力，理论上可以用来获取任意几何、任意数量共振区核燃料组件的共振参数，但是计算效率低下，离工程实际使用还有一段距离。

因此，针对新的需要与挑战，研究一种有效获取任意几何、任意数量共振区、任意共振材料组成核燃料组件的共振参数的方法成为了当务之急。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种获得核燃料组件共振参数的方法，能够有效获得任意共振材料组成，任意几何，任意数量共振区核燃料组件的共振参数；高效率的处理核燃料共振参数获得过程中的不均匀布置，栅元、组件的不规则几何形状，弹性散射共振问题。

本发明的原理是通过根据各个共振核素随能量变化的共振峰的稀疏度采用不同的核燃料共振参数获取方式。在共振能区，随着能量的增大共振峰的峰值将逐渐减小，而共振的频率将逐渐增大，也就是共振峰将逐渐变密，由稀疏的孤立共振峰向密集的共振峰过渡，根据这种变化特点：在共振区高能段共振峰密集的地方，针对截面随能量的变化曲线，不对能量进行划分，而是采用横向划分的方式直接对截面进行划分；在共振区低能段共振峰稀疏共振干涉现象强烈的地方，针对能谱随能量的变化曲线，采用小波函数展开来精确拟合能谱的方式。两种划分方式引入两种不同的获取共振参数的方式，两种获取方式通过两种划分区域之间的散射进行耦合。两种获取方式分别采用现有的任意几何多群中子输运方法作为求解器，得到核燃料的空间相关的能谱和共振自屏截面。最终提高获取任意共振材料组成，任意几何，任意数量共振区核燃料组件共振参数的精度和效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种获得核燃料组件共振参数的方法，包括如下步骤：

步骤一：使用NJOY程序，制作常用核素多群数据库，针对子群方法的特点添加了吸收截面插值表和总截面插值表，同时，基于ENDF数据得到核燃料中共振核素的连续能量形式的共振峰随能量的变化曲线；

步骤二：在核燃料每个共振核素的变化曲线图中，将孤立峰和密集峰区分，得到两个能量区间，孤立峰所在区间是共振干涉明显的共振能区低能段，密集峰所在区间是共振干涉不明显的共振能区高能段；

步骤三：在共振干涉现象不明显的共振能区高能段，通过子群、子群参数的定义，将能群平均共振截面通式转换为子群形式，然后使用一系列不同背景截面下能群平均共振截面求解子群总截面、子群分截面以及子群概率；

步骤四：将核燃料每个共振核素的子群参数包括子群截面、子群概率和相应的多群数据耦合：共振能量段使用子群参数，快群和热群使用多群数据，制作子群数据-多群数据耦合系统；

步骤五：针对每个共振能群，使用子群总截面、子群分截面和子群概率简化与多群形式一致的子群二维任意几何特征线中子输运方程；考虑到共振计算的目标是得到有效共振自屏截面，在子群输运方程的求解中，不需要再整个能量段上进行，只需要针对共振能区各个能群独立的进行固定源的子群输运计算，得到子群中子能谱，通过子群中子能谱和子群参数归并得到核燃料的共振参数；考虑到某些核燃料共振核素较多，或者要获得核燃料精细燃耗期间的共振截面，针对共振核素的共振峰的范围和大小，将共振核素分为3-4类，计算过程中的迭代在类的基础上进行，提高迭代的效率；

步骤六：使用共振能区高能段到共振能区低能段的群间散射，通过群间散射将共振能区高能段的计算和共振能区低能段的计算耦合；在共振能区高能段使用子群方法得到该能量段的共振参数后，计算共振能区高能段到共振能群低能段的散射源和裂变源；