[发明专利]基于有效共振截面的控制棒尖齿效应处理方法及系统

权利要求书

1.一种基于高精度有效共振截面的控制棒尖齿效应处理方法，其特征在于，该方法包括：

S1：获取目标堆芯的几何、材料相关参数，根据获取的目标堆芯的几何、材料相关参数，面向二维/一维方法进行建模，得到问题模型；

S2：对步骤S1得到的问题模型采用二维/一维方法进行数值求解，根据预定义棒位或搜索棒位，对于无控制棒插入或者控制棒完全插入的层，直接进行二维非均匀堆芯共振计算，得到宏观截面；对于存在控制棒部分插入情况的层Z_i，采用基于高精度有效共振截面方法进行计算求解，得到宏观截面；

S3：根据步骤S2得到的宏观截面，对Z_i层开展二维堆芯特征线方法输运计算，所述二维堆芯特征线方法输运计算采用体积-重构通量权重方法或子特征线方法进行求解；

S4：基于二维输运计算，按照二维/一维框架完成全堆芯数值求解后，对于每一层，分别根据其轴向平均通量开展该层微观燃耗计算，获得该层各燃耗区的轴向平均核子密度；

S5：以步骤S4所得的各层轴向平均核子密度为基础，更新步骤S1的问题模型，开展下一燃耗步处理，直至完成所有待解燃耗点；

步骤S2中所述的对于存在控制棒部分插入情况的层Z_i，采用基于高精度有效共振截面方法进行计算求解，得到宏观截面；具体包括：

步骤21：根据各控制棒组末端在Z_i层轴向高度内的n个不同位置，沿轴向将Z_i层分为n+1个子层，则所得不同子层的差别仅在于具有不同的控制棒插入状态；其中，n为正整数；

步骤22：对步骤21产生的n+1个子层分别开展二维堆芯共振计算，获取各子层径向的高精度有效共振截面，即微观截面；

步骤23：根据步骤22共振处理后的微观截面，分别计算n+1个子层的径向宏观截面分布；其中，对于非控制棒部分插入栅元，宏观截面根据Z_i层轴向平均核子密度计算；对于控制棒部分插入的栅元，插入部分和未插部分分别按各自的实际材料核子密度计算；

步骤24：根据步骤23获得的各子层径向宏观截面分布，确定部分插入控制棒栅元以外的阴影区域；判断Z_i层内最上端和最下端两个子层之间控制棒临近燃料栅元对应区域的宏观截面偏差，如大于设定阈值，则认为该燃料栅元位于此控制棒的阴影区域内；

步骤25：根据步骤24确定的阴影区域，对各子层截面在Z_i层轴向范围内进行等效均匀化；对于阴影区域以外的栅元，轴向各子层采用体积权重产生层均匀化宏观截面；对于阴影区域以内的栅元，继续保留轴向各子层的不同宏观截面；

步骤S3中当采用体积-重构通量权重方法时，结合三维粗网有限差分或一维轴向计算结果获取重构通量，并据此对阴影区域进行轴向均匀化；当采用子特征线方法时，阴影区域即为使用子特征线技术的区域；

步骤S3中当采用体积-重构通量权重方法时，结合三维粗网有限差分或一维轴向计算结果获取重构通量，采用公式(4)对阴影区域进行轴向均匀化：

式中：φ_g(z)为部分插入层内轴向通量分布；为再均匀化后的层轴向宏观截面；

当采用子特征线方法时，阴影区域即为使用子特征线技术的区域；轴向平均通量如公式(5)：

φ_g,m＝∑_zV_zφ_g,m,z                     (5)

式中：φ_g,m为第g能群区域m的中子标通量；φ_g,m,z为第g能群区域m子特征线层z计算所得中子标通量；V_z为子特征线层z体积份额。

2.根据权利要求1所述的一种基于高精度有效共振截面的控制棒尖齿效应处理方法，其特征在于，步骤22中二维堆芯共振计算采用各种能够满足要求的非均匀共振算法，包括典型如子群方法、嵌入式共振自屏方法。

3.根据权利要求2所述的一种基于高精度有效共振截面的控制棒尖齿效应处理方法，其特征在于，步骤22中得到的高精度有效共振截面σ_x,g表达式如下：

式中：σ_x为x类型微观截面；φ(u)为中子能谱。