一种获得核燃料组件共振参数的方法

摘要

一种获得核燃料组件共振参数的方法，步骤如下：制作常用核素多群数据库和共振峰随能量的变化曲线；将孤立峰和密集峰区分，孤立峰所在区间是共振干涉明显的共振能区低能段，密集峰所在区间是共振干涉不明显的共振能区高能段；在共振能区高能段采用子群方法求解子群总截面、子群分截面以及子群概率和相应的多群数据耦合；通过高能段到低能段的群间散射将其计算耦合，得到高能段的共振参数后，计算高能段到低能段的散射源和裂变源；在低能区用小波展开方法得到多群中子能谱；使用共振区低能段多群中子能谱归并连续总截面和分截面，得到低能段的核燃料共振参数；本发明能有效获得任意共振材料组成，任意几何，任意数量共振区核燃料组件的共振参数。

主权项

一种获得核燃料组件共振参数的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：使用NJOY程序，制作常用核素多群数据库，针对子群方法的特点添加了吸收截面插值表和总截面插值表，同时，基于ENDF数据得到核燃料中共振核素的连续能量形式的共振峰随能量的变化曲线；步骤一所述的制作常用核素多群数据库的过程如下：一、使用NJOY程序加工多群数据；二、将多群数据格式转换为NECL多群数据库；三、合成燃耗中所需伪核素；四、制作批处理完成核素的添加、删除、替换功能；步骤二：在核燃料每个共振核素的变化曲线图中，将孤立峰和密集峰区分，得到两个能量区间，孤立峰所在区间是共振干涉明显的共振能区低能段，密集峰所在区间是共振干涉不明显的共振能区高能段；步骤三：在共振干涉现象不明显的共振能区高能段，通过子群、子群参数的定义，将能群平均共振截面通式转换为子群形式，然后使用一系列不同背景截面下能群平均共振截面求解子群总截面、子群分截面以及子群概率；步骤四：将核燃料每个共振核素的子群参数包括子群截面、子群概率和相应的多群数据耦合；共振能量段使用子群参数，快群和热群使用多群数据，制作子群数据‑多群数据耦合系统；步骤五：针对每个共振能群，使用子群总截面、子群分截面和子群概率简化与多群形式一致的子群二维任意几何特征线中子输运方程；针对共振能区各个能群独立的进行固定源的子群输运计算，得到子群中子能谱，通过子群中子能谱和子群参数归并得到核燃料的共振参数；针对共振核素的共振峰的范围和大小，将共振核素分为3‑4类，计算过程中的迭代在类的基础上进行，即反复的使用如下公式(12)‑公式(17)进行固定源的子群输运计算直到收敛；所述固定源的子群输运计算即子群中子输运方程的简化与中子通量分布的求解，具体如下：将共振能区中每一个共振能群中无外中子源子群中子输运方程写为如下简化形式：$\Omega ·▿{\phi }_{g,i}(r,\Omega )+{\Sigma }_{t,g,i}\left(r\right){\phi }_{g,i}(r,\Omega )=p_i[Q_{s,g}(r,\Omega )+Q_{f,g}(r,\Omega )]---\left(12\right)$φ_g,i(r,Ω)——能群g中第i子群平均通量密度；Σ_x,g,i(r)——能群g第i子群反应x的宏观子群截面，x可为总截面、吸收、散射、裂变等；Q_s,g,i(r,Ω)——能群g第i子群的散射源项；Q_f,g,i(r,Ω)——能群g第i子群的裂变源项；将散射源视为群外散射和群内散射之和：$Q_{s,g}(r,\Omega )=\underset{g^{\prime }=1,g-1}{\Sigma }{Q}_{s,g^{\prime }\to g}(r,\Omega )+Q_{s,g\to g}(r,\Omega )---\left(13\right)$裂变源写为：Q_f,g(r,Ω)＝χ_gQ_f(r,Ω)   (14)其中Q_f(r,Ω)为各能群总裂变源项。对于共振能群g，将来自上游能群的散射源项及裂变源项视为外源，方程(12)写为：$\Omega ·▿{\phi }_{g,i}(r,\Omega )+{\Sigma }_{t,g,i}\left(r\right){\phi }_{g,i}(r,\Omega )=p_i{Q}_{s,g\to g}(r,\Omega )+p_i\left[S_g(r,\Omega )\right]---\left(15\right)$对源项进行简化，输运方程(12)原始的源项为Q＝Q_s,g,i(r,Ω)+Q_f,g,i(r,Ω)   (16)不考虑裂变源项与群间散射源项的迭代更新，将(16)简化为Q＝Q⁰_s,g,i(r,Ω)+Q⁰_f,g,i(r,Ω)   (17)Q⁰_s,g,i(r,Ω)——能群g第i子群的散射源项初值；Q⁰_f,g,i(r,Ω)——能群g第i子群的裂变源项初值；其中上标表示迭代初期的值，这样处理后共振能区的迭代从整个能量区域的计算迭代中独立出来，达到共振计算输运计算脱耦的目的；步骤六：使用共振能区高能段到共振能区低能段的群间散射，通过群间散射将共振能区高能段的计算和共振能区低能段的计算耦合；在共振能区高能段使用子群方法得到该能量段的共振参数后，分别使用上述公式(13)和公式(14)计算共振能区高能段到共振能群低能段的散射源和裂变源；所述通过群间散射将共振能区高能段的计算和共振能区低能段的计算耦合具体方法为：将孤立峰和密集峰的分界线作为耦合的分界线，在分界点的孤立峰一侧即共振干涉现象强烈的共振区低能段利用步骤七所述的小波展开方法；在分界点的密集峰一侧即共振区高能段利用步骤五给出的子群方法；然后通过公式(13)得到共振区高能段的子群方法到共振区低能段的小波方法的散射源，即完成耦合；步骤七：利用得到的散射源与裂变源计算源项，在共振干涉现象强烈的共振能区低能区，利用小波展开方法，对连续能量中子能谱的能量变量进行小波展开，得到共振能区的连续能量能谱小波尺度函数展开系数方程组；步骤八：使用二维任意几何特征线方法计算与多群中子输运方程形式一样的小波尺度函数展开系数方程，得到共振区低能段多群中子能谱；对计算的散射源项进行简化，在迭代中将共振能区高能段到共振能区低能段的群间散射以及共振能区低能段的群内散射在迭代计算中作为常量，最后，使用共振区低能段多群中子能谱归并连续总截面和分截面，得到共振能区低能段的核燃料共振参数。