[发明专利]一种弥散燃料中子输运模拟的方法、系统及服务器

说明书

本申请公开了一种弥散燃料中子输运模拟的方法，包括：对中子进行输运模拟；判断中子的空间位置是否在基体材料内；若是，根据第一预设规则随机抽样基体弦长，并判断基体弦长是否为最小值；若是，则添加新燃料颗粒，并返回执行在弥散燃料内对中子进行输运模拟的步骤；当中子能量为零或中子空间位置不在弥散燃料内时，记录中子的轨迹数据。本申请能够更好地描述燃料颗粒在弥散燃料中的随机分布特性，提高了计算精度；同时不需要构造大量模拟方案统计平均值，解决了传统方法存在的计算精度低、模拟时间长等问题。本申请同时还提供了一种弥散燃料中子输运模拟的系统、服务器及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及中子输运模拟领域，特别涉及一种弥散燃料中子输运模拟的方法、系统、服务器及计算机可读存储介质。

背景技术

为了促进核能安全、高效、可持续的发展，目前世界各国正在加紧研发安全性和经济性更好的新型核能系统。弥散燃料因其具有承受燃耗深、包容裂变产物能力强和导热性好等优点而被广泛应用在高温气冷堆、氟盐冷却高温堆等新型核能系统中。如图1所示，图1为弥散燃料的结构示意图，弥散燃料是一种先进的核燃料元件形式，它将球形燃料颗粒(U或Pu氧化物)弥散地随机分布在惰性基体材料(如陶瓷或石墨等)中，构成的一种随机介质。然而，弥散燃料因其燃料颗粒在基体材料中的随机分布特性给传统中子输运模拟方法带来了新挑战。

传统统中子输运模拟方法主要通过随机几何方法预先构建具有一定随机分布特性的弥散燃料模型，再对其进行蒙特卡罗中子输运模拟，其主要缺点在于构造的弥散燃料模型中燃料颗粒的分布并不是真正随机的，导致计算精度较低；同时，为了降低中子输运模拟结果的统计误差，通常需要构造大量的、具有不同随机分布特性的弥散燃料方案，并对每个方案进行蒙特卡罗中子输运模拟，最终结果取多个方案模拟计算的统计平均值，导致总的模拟时间难以接受，且弥散燃料的随机分布模型的构造过程十分耗时，难以实际应用。

因此，如何提升弥散燃料中子输运模拟的精度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种弥散燃料中子输运模拟的方法、系统、服务器及计算机可读存储介质，用于提升弥散燃料中子输运模拟的精度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种弥散燃料中子输运模拟的方法，该方法包括：

确定中子的状态；其中，所述状态包括空间位置、能量及运动方向；

在弥散燃料内对所述中子进行输运模拟；其中，所述弥散燃料包括预设数目的燃料颗粒及包裹所述燃料颗粒的基体材料；

当所述中子的能量非零且所述中子的空间位置在所述弥散燃料内时，判断所述中子的空间位置是否在所述基体材料内；

若是，根据第一预设规则随机抽样基体弦长，并判断所述基体弦长是否小于基体碰撞距离、基体穿越距离及离开燃料距离中的最小值；

若小于，则根据第二预设规则及所述基体弦长向所述弥散燃料内的预设位置添加新燃料颗粒，并返回执行在弥散燃料内对所述中子进行输运模拟的步骤；

当所述中子能量为零或所述中子空间位置不在所述弥散燃料内时，则结束所述中子的输运模拟，并记录所述中子的轨迹数据。

可选的，所述根据第一预设规则随机抽样基体弦长，包括：

根据公式确定所述基体材料的平均弦长

根据所述平均弦长确定所述基体材料的弦长的概率密度分布函数

根据所述概率密度分布函数对基体材料的弦长进行抽样