[发明专利]基于区域分解获取堆芯中子标通量的方法

说明书

本发明公开了基于区域分解获取堆芯中子标通量的方法，包括以下步骤：S1、构建两级网格结构：S11、构建堆芯几何对象和组件几何对象；S12、基于构建的几何对象构建两级网格结构，所述两级网格结构包括第一级网格和第二级网格，在第一级网格内根据堆芯几何对象建立求解区域，所述求解区域为规则的矩形结构；S2、根据第一级网格将长特征线分区域截断，根据第二级网格对截断后的特征线进行细网追踪，生成用于堆芯中子输运扫描的特征线段信息；S3、获取堆芯中子标通量：在平源近似的条件下，以堆芯中子的初始标通量为已知参数采用迭代计算获取堆芯中子标通量。本发明解决了现有长特征线法无法适用于获取大规模堆芯的堆芯中子标通量的问题。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和反应堆物理数值计算领域，具体涉及基于区域分解获取堆芯中子标通量的方法。

背景技术

传统的基于广义等效均匀化和粗网节块法的堆芯中子学分析方法难以满足新型复杂堆芯高安全性高经济性的设计需求，开展全堆芯高保真精细化计算越来越迫切。近些年来，2D/1D耦合方法已成为全堆芯高保真精细化中子学计算的主流方法之一。2D/1D耦合方法的主要计算量在于径向二维全堆输运计算，其几何适应性也主要体现在径向二维全堆输运计算中，因此2D/1D耦合方法的关键是二维全堆输运方法。在各种输运求解方法中，特征线方法(Method of Characteristic，MOC)在求解过程中理论上不受几何形状限制，能够精确处理强各向异性问题，具有较强的几何适应性和较高的计算精度，目前2D/1D耦合程序的径向二维输运计算基本都采用了MOC方法。

然而，目前支持大规模堆芯计算的2D/1D耦合程序大多采用二维模块化特征线法，利用规则的空间区域分解实现大规模并行计算，几何适用条件受到一定限制。为了满足未来几何复杂的新型堆芯精细化计算需要，有必要考虑几何适应性更强的二维MOC方法。与模块化特征线法相比，长特征线法具有更强的几何适应性，但以往的研究基本局限于小规模计算，依赖于完整的全域几何信息，目前仍存在追踪效率较低和适用规模受限的问题，难以用于大规模堆芯计算。

发明内容

本发明的目的在于提供基于区域分解获取堆芯中子标通量的方法，解决现有长特征线法无法适用于获取大规模堆芯的堆芯中子标通量的问题，同时能够克服现有大规模堆芯MOC计算需基于模块化的规则几何局限，使其能够用于几何复杂的堆芯计算。

本发明通过下述技术方案实现：

基于区域分解获取堆芯中子标通量的方法，包括以下步骤：

S1、构建两级网格结构：

S11、根据网格文件中的几何离散信息构建堆芯几何对象和组件几何对象；

S12、基于构建的几何对象构建两级网格结构，所述两级网格结构包括第一级网格和第二级网格，第一级网格由若干第二级网格构成，在第一级网格内根据堆芯几何对象建立求解区域，所述堆芯几何对象的边界置于求解区域内，所述求解区域为规则的矩形结构；

S2、布置长特征线：根据第一级网格将长特征线分区域截断，根据第二级网格对截断后的特征线进行细网追踪，生成用于堆芯中子输运扫描的特征线段信息；

S3、获取堆芯中子标通量：在平源近似的条件下，以堆芯中子的初始标通量为已知参数采用迭代计算获取堆芯中子标通量。

所述网格文件为已知的或本领域技术人员可以获取的工程文件，为描述了离散网格几何信息，由图形化建模软件生成。

在以往的研究中，大规模堆芯MOC计算通常受到模块化的规则几何限制，而具有较强几何适应性的长特征线法则需要依赖完整的全域几何信息，计算代价会随着问题规模增大而变得难以承受。

本发明采用两级网格结构来实现堆芯几何对象或求解区域的区域分解，根据两级网格信息将长特征线的全域追踪和扫描求解任务分解成各个子区域以及各个方位角的追踪和扫描求解任务，从而解决长特征线法对完整全域几何信息的依赖性问题。