[发明专利]一种基于轴向展开的模拟压水堆堆芯三维中子通量的方法

权利要求书

1.一种基于轴向展开的模拟压水堆堆芯三维中子通量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：读取所要模拟的压水堆堆芯的几何信息、材料信息和边界条件；

步骤2：根据步骤1获取的压水堆堆芯的几何信息和材料信息，在控制棒的插入深度位置以及在轴向材料中子吸收截面发生变化的位置，将压水堆堆芯几何沿轴向切分为若干层，针对每一层将三维中子角通量展开，轴向每一层采用线性模型近似模拟中子角通量轴向变化，如公式(1)所示；线性模型的基函数如公式(2)所示；压水堆堆芯轴向的每一层的上下表面的中子角通量如公式(3)所示；

其中，

p—压水堆堆芯轴向的层数编号；

g—中子输运模型的能群编号；

m—中子输运模型的角度方向编号；

n—中子角通量密度沿轴向展开的阶数编号；

x—中子角通量密度的径向的网格横坐标；

y—中子角通量密度的径向的网格纵坐标；

z—中子角通量密度的轴向的网格竖坐标；

b₀(z)—第0阶的轴向展开的基函数；

b₁(z)—第1阶的轴向展开的基函数；

b_n(z)—第n阶的轴向展开的基函数；

z⁺—压水堆堆芯轴向的每一层的上表面的位置坐标值；

z^-—压水堆堆芯轴向的每一层的下表面的位置坐标值；

—压水堆堆芯轴向的每一层的中间位置坐标值；

Δz—压水堆堆芯轴向的每一层的高度值；

—压水堆堆芯轴向第p层，第g群，沿m方向的三维中子角通量密度的分布；

—压水堆堆芯轴向第p层，第n阶，第g群，沿m方向的二维中子角通量密度分布；

—压水堆堆芯轴向第p层上表面的第g群，沿m方向的二维中子角通量密度的分布；

—压水堆堆芯轴向第p层下表面的第g群，沿m方向的二维中子角通量密度的分布；

—压水堆堆芯轴向第p层，第0阶，第g群，沿m方向的二维中子角通量密度分布；

—压水堆堆芯轴向第p层，第1阶，第g群，沿m方向的二维中子角通量密度分布；

步骤3：三维中子角通量沿轴向线性展开后，对于每一层，将三维中子角通量输运模型以轴向基函数为权重在轴向的每一层内进行积分，并采用特征线方法建立两个二维的中子通量输运模型，如公式(4.1)和公式(4.2)所示；

ξ_m＞0

ξ_m＜0

其中，

ξ_m—沿m方向的中子角通量与竖轴的夹角余弦；

Δz^p—压水堆堆芯轴向的每一层的高度；

s—压水堆堆芯每一层内径向的特征线的编号；

—中子输运模型的第g群的总截面；

—第p层，第0阶，第g群，沿m方向的二维中子源分布；

—第p层，第1阶，第g群，沿m方向的二维中子源分布；

步骤4：根据轴向每一层在反应堆堆芯的位置，建立边界面上第0阶和第1阶的二维中子角通量的关系；对于真空边界，使真空边界表面的入射中子角通量为零；对于全反射边界，全反射边界表面的入射中子角通量由对应的反射角的出射中子角通量反射得到；对于连续边界，入射中子角通量与相邻层的这个表面的出射中子角通量相同；如公式(5.1)、公式(5.2)和公式(5.3)所示；

真空边界条件

全反射边界条件

连续边界条件

其中，

m′—m方向的在上下表面的反射角方向；

—压水堆堆芯轴向第p层下表面的第g群，沿m′方向的二维中子角通量密度的分布；

—压水堆堆芯轴向第p层上表面的第g群，沿m′方向的二维中子角通量密度分布；

—压水堆堆芯轴向第p+1层下表面的第g群，沿m′方向的二维中子角通量密度的分布；

—压水堆堆芯轴向第p-1层上表面的第g群，沿m′方向的二维中子角通量密度分布；

步骤5：根据步骤4中第0阶和第1阶的二维中子通量的关系，获得不同边界条件下的0阶二维中子输运模型，如公式(6.1)、公式(6.2)和公式(6.3)所示；

真空边界条件

全反射边界条件

连续边界条件

步骤6：轴向从下往上沿每一层求解基于特征线方法建立的0阶二维的中子输运模型，获得压水堆堆芯的三维中子通量分布。