[发明专利]一种压水堆堆芯瞬态精细功率重构方法

说明书

一种压水堆堆芯瞬态精细功率重构方法，直接从瞬态固定源方程出发，利用源项展开法对瞬态固定源方程右端整体源项进行双四次勒让德多项式展开，中子通量密度特解采用双四次勒让德多项式展开，中子通量密度通解采用双曲函数展开，对于瞬态固定源项采用双二次勒让德多项式展开，并结合全堆角点无源条件以及角点通量连续条件进行全堆迭代求解获得各展开项的展开系数，以此重构出瞬态计算过程中每个时间点各节块网格内的精细功率分布，为堆芯瞬态模拟提供堆芯功率峰因子，热通道焓升因子等关键物理量。本发明为基于源项展开的瞬态精细功率重构方法，适用于商用压水堆堆芯物理模拟计算采用的节块方法，计算精度高，并能实现能群解耦，即多群精细功率重构。

技术领域

本发明涉及压水堆堆芯物理计算领域，具体涉及一种压水堆堆芯瞬态精细功率重构方法。

背景技术

堆芯内每盒组件内的三维精细功率分布信息是反应堆物理计算关注的重要物理量之一，根据该精细功率分布信息可以获得功率峰值，堆芯功率峰因子和热通道焓升因子等反应堆安全相关物理量，以上物理量需保证在核设计限值内，防止堆芯运行时出现堆芯安全事故。

目前商用压水堆的堆芯物理计算普遍采用计算效率高，计算精度满足工程需求的节块方法，如节块展开法，解析节块法和半解析节块法等，该类方法的网格大小是以节块进行划分的，即组件大小或是四分之一组件大小，节块方法只能计算得到节块平均中子通量密度和功率，若想获得组件内燃料棒网格级别的精细功率分布需要进行精细功率重构，即利用节块网格计算的平均值通过多项式展开方式重构出燃料棒网格级别的精细功率分布。

国际上采用的精细功率重构方法有多项式方法、解析方法和源项展开法等，其中多项式方法是直接将两群的中子通量密度进行多项式展开，并采用节块体通量密度、面通量密度、角点通量密度和面中子流密度作为约束条件，其中角点通量密度是通过近似方法计算得到，热群多项式形式依赖于快群形状，多项式方法进行精细功率重构的计算误差较大，且只适用于两群；解析方法通过求解二维亥姆霍兹方程获得解析解，选取四个面通量密度和四个角点通量密度作为定界条件，该方法精度较高但是仅限于两群计算；源项展开法是由韩国首尔大学提出，该方法直接从中子扩散方程出发，其主要思想是将方程右侧的整个源项进行多项式展开，中子通量密度包含通解和特解，结合角点无源条件和角点通量连续条件通过全堆迭代耦合收敛计算获得中子通量密度的展开系数，实现精细功率重构，该方法能够实现能群解耦，即每个能群是单独计算的，无能群限制，另外该方法是通过迭代求解的，计算精度较高，但目前国际上仅将该方法用于稳态的多群精细功率重构。

发明内容

本发明的目的在于一种压水堆堆芯瞬态精细功率重构方法，本发明直接从瞬态固定源方程出发，利用源项展开法对瞬态固定源方程右端整体进行双四次勒让德多项式展开，针对瞬态固定源方程特有的瞬态固定源项进行双二次勒让德多项式展开，建立源项展开系数、瞬态固定源项展开系数以及中子通量密度展开系数之间的关系，对各能群分别通过全堆迭代求解实现瞬态精细功率重构，为堆芯瞬态模拟过程提供高精度的精细功率分布以及功率峰因子、热通道焓升因子等安全相关物理量。

为了实现以上目的，本发明采取如下的技术方案予以实施：

一种压水堆堆芯瞬态精细功率重构方法，包括如下步骤：

步骤1：根据实际堆芯燃料组件布置进行方形节块网格划分，取方形节块尺寸为一个燃料组件大小或是四分之一燃料组件大小，采用堆芯物理瞬态计算软件对节块网格级别的瞬态中子扩散方程进行计算，获得节块体通量密度、面通量密度以及瞬态固定源项；

步骤2：初始化各方形节块网格4个角点的角点通量密度，如将所有节块的角点通量密度的初始值设置为1.0；

步骤3：对瞬态中子扩散方程的时间项采用半隐式离散，并结合频率变换法获得瞬态固定源方程，瞬态精细功率重构即是从瞬态固定源方程出发，如公式(1)所示，其中Slt(ξ,η)即是步骤1中获得的瞬态固定源项；

式中：