[发明专利]反应堆燃料性能分析计算方法、系统、存储介质及设备

权利要求书

1.一种反应堆燃料性能分析计算方法，其特征在于，包括：

生成待分析燃料棒的时间序列，并将燃料棒的几何结构在轴向上切分为不同的轴向分段；

在每个时间步内对待分析燃料棒进行全域计算，进行热力耦合分析；

对热力耦合分析后的燃料棒的不同轴向分段进行局部计算，实现多物理场分析；多物理场包括燃料重构、组分重分布、裂变气体释放和肿胀、包壳腐蚀和芯包化学相互作用；

所述在每个时间步内对待分析燃料棒进行全域计算，包括：

计算当前工况下燃料棒内部预估温度分布，包括芯包温度分布，间隙传热，冷却剂轴向温度分布；

根据燃料棒内部预估温度分布，计算得到当前预估温度下初步力学分析，包括芯块、包壳的应力分布，节点弹塑性、蠕变、肿胀应变、径向位移和轴向伸长；

根据芯块、包壳的应力分布判断芯包接触是否收敛；若收敛，则根据预估温度分布计算当前状态下的气腔压力，并判断气腔压力是否收敛，收敛则进行局部计算。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述生成待分析燃料棒的时间序列的方法为：设定燃料棒不同行为模型的时间步长，按照反应堆辐照历史设定时间序列。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，与所述将燃料棒的几何结构在轴向上切分为不同的轴向分段同步，在燃料棒几何结构的径向上将计算区域离散为相互嵌套的节点环，生成燃料棒模拟的计算网格，通过有限体积法对全域计算和局部计算进行离散求解。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述判断芯包接触是否收敛的判据为：接触压力载荷调整直至芯包间隙侵入深度是否满足第一预先设定值，满足则收敛；

所述判断气腔压力是否收敛的判据为：气腔压力是否满足第二预先设定值，满足则收敛。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述对热力耦合分析后的燃料棒的不同轴向分段进行局部计算，包括：

燃料重构：计算由于高温和大温度梯度导致的孔隙迁移、中心开孔和晶粒生长；

组分重分布：求解燃料内部氧和锕系元素迁移和输运导致燃料O/M比和化学计量状态的变化；

裂变气体释放和肿胀：计算分析不可溶和挥发性气体在燃料内的产生、形核、生长、聚合、重溶以及与晶界和缺陷相互作用过程造成的燃料肿胀现象；

包壳腐蚀和芯包化学相互作用：计算分析包壳外壁面受液态金属冷却剂冲刷和化学反应造成的腐蚀，以及内壁面FCCI的侵蚀过程。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，在所述生成待分析燃料棒的时间序列的步骤之前，该方法还包括：

将快堆燃料棒活性段、气腔及相应的包壳部分作为分析和模拟对象，输入其几何结构、材料物性以及反应堆运行工况，确定燃料棒的实际运行工况和辐照历史。

7.一种反应堆燃料性能分析计算系统，其特征在于，包括：时空离散模块、全域计算模块和局部计算模块；

所述时空离散模块，生成待分析燃料棒的时间序列，并将燃料棒的几何结构在轴向上切分为不同的轴向分段；

所述全域计算模块，在每个时间步内对待分析燃料棒进行全域计算，进行热力耦合分析；

所述在每个时间步内对待分析燃料棒进行全域计算，包括：

计算当前工况下燃料棒内部预估温度分布，包括芯包温度分布，间隙传热，冷却剂轴向温度分布；

根据燃料棒内部预估温度分布，计算得到当前预估温度下初步力学分析，包括芯块、包壳的应力分布，节点弹塑性、蠕变、肿胀应变、径向位移和轴向伸长；

根据芯块、包壳的应力分布判断芯包接触是否收敛；若收敛，则根据预估温度分布计算当前状态下的气腔压力，并判断气腔压力是否收敛，收敛则进行局部计算；

所述局部计算模块，对热力耦合分析后的燃料棒的不同轴向分段进行局部计算，实现多物理场分析；多物理场包括燃料重构、组分重分布、裂变气体释放和肿胀、包壳腐蚀和芯包化学相互作用。

8.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至6所述方法中的任一方法。

9.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至6所述方法中的任一方法的指令。