[发明专利]一种模块化棱柱式高温气冷堆功率分布优化方法

说明书

本发明公开了一种模块化棱柱式高温气冷堆功率分布优化方法，包括：确定平均富集度、径向各区燃料组件富集度比值因子和轴向各层燃料组件富集度比值因子；根据平均富集度、径向各区燃料组件富集度比值因子和轴向各层燃料组件富集度比值因子确定各燃料组件富集度；根据各燃料组件富集度输出优化结果。本发明的有益效果是：本发明依据分区分层布置优化不同位置的燃料组件富集度，能够有效优化堆芯功率分布，使得堆芯燃料最高温度尽量低，提高堆芯温度上升裕量，保证堆芯固有安全性的实现。

技术领域

本发明属于核反应堆工程技术领域，具体涉及一种模块化棱柱式高温气冷功率分布优化方法。

背景技术

经济的迅速发展提高了能源的需求，但是传统的煤炭等化石燃料会带来严重的环境问题，这促使我国不断进行清洁能源的探索和开发。在各种类型的新能源中，核能有着清洁、高能量密度、几乎不排放温室气体、燃料运输压力低等优势。

模块化棱柱式高温气冷堆是属于第四代核能系统的先进堆型，具有优越的固有安全性。该堆型采用的陶瓷燃料颗粒可以有效防止裂变产物的释放；石墨堆芯热容大，温度瞬态缓慢，可以承受很高的温度，应急操作时间裕量大；堆芯功率密度小，且具有很强的温度负反馈，在事故条件下，即使没有任何应急措施，也可以依靠温度负反馈停堆，保证堆芯及燃料的结构完整性。模块化和小型化的设计，不仅可以简化应急措施，还使得堆芯具有极强的设计灵活性和环境适应性，在偏远山区供电、航空航天、海岛供电、深海供电等领域有着极大的市场潜力。

燃料温度限值是模块化棱柱式高温气冷堆主要的限制之一。当燃料温度过高时，堆芯温度上升裕量将减小，温度负反馈将不能引入足够多的负反应性，这可能使得堆芯仅依靠温度负反馈而无法停堆，堆芯的固有安全性将遭到破坏；事故条件下，燃料温度也可能因此超过温度限值，导致陶瓷燃料颗粒破损率极大提高，裂变产物等放射性物质释放。因此，通过优化堆芯功率分布保证堆芯内燃料最高温度尽量低，将有利于模块化棱柱式高温气冷堆固有安全性的实现。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种模块化棱柱式高温气冷堆功率分布优化方法，该方案能够优化功率分布，提高堆芯温度上升裕量，保证堆芯固有安全性的实现。

本发明的技术方案为：

一种模块化棱柱式高温气冷堆功率分布优化方法，包括：

确定平均富集度、径向各区燃料组件富集度比值因子和轴向各层燃料组件富集度比值因子；

根据平均富集度、径向各区燃料组件富集度比值因子和轴向各层燃料组件富集度比值因子确定各燃料组件富集度；

根据各燃料组件富集度输出优化结果。

进一步地，上述的模块化棱柱式高温气冷堆功率分布优化方法，所述根据平均富集度、径向各区燃料组件富集度比值因子和轴向各层燃料组件富集度比值因子确定各燃料组件富集度根据以下公式进行：

Cwt＝Cav*Er*Ez；

上述公式中，Cwt为各燃料组件富集度；

Cav为平均富集度；

Er为径向富集度比值因子；

Ez为轴向富集度比值因子。

进一步地，上述的模块化棱柱式高温气冷堆功率分布优化方法，确定径向各区燃料组件富集度比值因子的方法为：

在全堆燃料富集度相同时，计算堆芯径向燃料组件中子通量分布；

根据径向燃料中子通量倒数的比值，确定径向各区燃料组件富集度比值因子。

进一步地，上述的模块化棱柱式高温气冷堆功率分布优化方法，确定轴向各层燃料组件富集度比值因子的方法为：