本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆設(shè)計和反應(yīng)堆物理計算領(lǐng)域，具體涉及一種壓水堆少群常數(shù)歷史效應(yīng)的微觀燃耗修正方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的壓水堆堆芯物理計算兩步法中，堆芯計算所需的少群參數(shù)由組件程序提供。由于堆芯內(nèi)的狀態(tài)參數(shù)(燃料溫度、慢化劑溫度、硼濃度、控制棒移動等)變化非常復(fù)雜，所以一般選用堆芯內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的平均值作為典型工況值。在典型工況下，將組件進行一系列的燃耗計算或者分支計算，將所得的少群參數(shù)通過制表或者擬合的方式存于接口程序中，用于堆芯計算。由于燃耗計算未能考慮堆芯實際的運行歷史，所以即使在同一個燃耗點下，當前運行工況相同的情況下，計算獲得的少群參數(shù)也是不同的，即產(chǎn)生所謂的歷史效應(yīng)。

帶來歷史效應(yīng)的因素中，硼濃度、慢化劑溫度、燃料溫度的歷史不同，主要是通過影響能譜歷史來影響核素燃耗過程。與堆芯真實的運行歷史相比，典型工況歷史下的能譜較硬時，則²³⁵u消耗較慢、²³⁸u吸收中子產(chǎn)生²³⁹pu、次錒系核素積累較快，計算所得的無限增殖因子與真實值相比偏大，且由于原子核密度的累積效應(yīng)，這個偏差會隨著燃耗呈現(xiàn)增大的趨勢。功率則主要是通過影響中子通量水平來影響核素的原子核密度，進而影響少群宏觀截面的計算結(jié)果。受功率影響較大的往往是半衰期較短的核素，這些核素在功率變化的瞬間，原子核密度會有一個較大的改變，對于無限增殖因子的計算結(jié)果帶來較大的偏差。由于影響少群宏觀截面計算結(jié)果的主要是核素的原子核密度，所以獲得真實運行歷史下重要核素的原子核密度是歷史效應(yīng)處理的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種壓水堆少群常數(shù)歷史效應(yīng)的微觀燃耗修正方法，通過在堆芯中對重要核素的原子核密度進行實時的計算以獲得真實歷史下的原子核密度，并在簡化燃耗鏈、節(jié)塊層面對典型工況的原子核密度進行重新計算，通過這兩種狀態(tài)下的原子核密度的差值來修正少群宏觀截面的歷史效應(yīng)。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案予以實施：

一種壓水堆少群常數(shù)歷史效應(yīng)的微觀燃耗修正方法，步驟如下：

步驟1：在堆芯中，采用預(yù)估校正的方法進行燃耗計算，以獲得真實歷史下各核素的原子核密度；預(yù)估校正的燃耗求解方法具體步驟為：

1)通過求解中子輸運方程獲得某一時刻tn的中子通量φn，再由各核素的少群微觀截面和所求得的中子通量φn，通過求解燃耗方程，獲得下一時刻tn+1的預(yù)估原子核密度nn+1,p；

2)利用1)中計算得到的預(yù)估原子核密度nn+1,p，通過求解tn+1時刻的中子輸運方程獲得tn+1時刻的預(yù)估中子通量φn+1,p，以此為基礎(chǔ)，通過求解燃耗方程得到tn+1時刻的校正原子核密度nn+1,c；

3)將1)中的預(yù)估原子核密度nn+1,p和2)中的校正原子核密度nn+1,c做平均，即獲得tn+1時刻的原子核密度；

步驟2：利用組件計算獲得的典型工況下的中子通量和少群微觀截面，利用與步驟1相同的燃耗鏈和預(yù)估校正的燃耗求解方法，在節(jié)塊層面對50‐70種核素的原子核密度進行重新的計算；

步驟3：利用步驟1和步驟2計算所得的核素的原子核密度的差值，對直接插值得到的少群宏觀截面進行修正；少群宏觀截面的修正表達式如公式(1)所示：

式中：

σ^actual‐‐‐實際運行歷史下的少群宏觀截面；

σ^base‐‐‐典型工況下的少群宏觀截面；

δσ^branch‐‐‐分支計算與典型工況的少群宏觀截面之差；

‐‐‐實際運行歷史下重要核素的原子核密度；

‐‐‐典型工況下重要核素的原子核密度；

‐‐‐分支計算下的少群微觀截面；

步驟4：將獲得的實際運行歷史下的少群宏觀截面σ^actual傳遞給三維堆芯計算程序，即能夠獲得較為精確的計算結(jié)果。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

1.可以精確計算不同尺度上所需核素的原子核密度；

2.在基本未增加計算時間的基礎(chǔ)上，對少群宏觀截面的歷史效應(yīng)進行了修正，使其偏差達到可接受的范圍。

附圖說明

圖1為慢化劑溫度歷史修正前后的無限增殖因子偏差對比圖。

圖2為燃料溫度歷史修正前后的無限增殖因子偏差對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明：

本發(fā)明一種壓水堆少群常數(shù)歷史效應(yīng)的微觀燃耗修正方法，通過在堆芯中對重要核素的原子核密度進行實時的計算以獲得真實歷史下的原子核密度，并在簡化燃耗鏈、節(jié)塊層面對典型工況的原子核密度進行重新計算，通過這兩種狀態(tài)下的原子核密度的差值來修正少群宏觀截面的歷史效應(yīng)。

本發(fā)明具體的實施步驟如下：

步驟1：在堆芯中，采用預(yù)估校正的方法進行燃耗計算，以獲得真實歷史下各核素的原子核密度。預(yù)估校正的燃耗求解方法具體實施步驟為：

1)通過求解中子輸運方程獲得某一時刻tn的中子通量φn，再由各核素的少群微觀截面和所求得的中子通量φn，通過求解燃耗方程，獲得下一時刻tn+1的預(yù)估原子核密度nn+1,p；

2)利用1)中計算得到的預(yù)估原子核密度nn+1,p，通過求解tn+1時刻的中子輸運方程獲得tn+1時刻的預(yù)估中子通量φn+1,p，以此為基礎(chǔ)，通過求解燃耗方程得到tn+1時刻的校正原子核密度nn+1,c；

3)將1)中的預(yù)估原子核密度nn+1,p和2)中的校正原子核密度nn+1,c做平均，即可獲得tn+1時刻的原子核密度。

步驟2：利用組件計算獲得的典型工況下的中子通量和少群微觀截面，利用與步驟1相同的燃耗鏈和預(yù)估校正的燃耗求解方法，在節(jié)塊層面對約70種重要核素(²³⁵u/²³⁸u/²³⁹pu等)的原子核密度進行重新的計算；

步驟3：利用步驟1和步驟2計算所得的核素的原子核密度的差值，對直接插值得到的少群宏觀截面進行修正。少群宏觀截面的修正表達式如公式(1)所示：

式中：

σ^actual‐‐‐實際運行歷史下的少群宏觀截面；

σ^base‐‐‐典型工況下的少群宏觀截面；

δσ^branch‐‐‐分支計算與典型工況的少群宏觀截面之差；

‐‐‐實際運行歷史下重要核素的原子核密度；

‐‐‐典型工況下重要核素的原子核密度；

‐‐‐分支計算下的少群微觀截面；

公式(1)中的σ^branch是在組件程序中通過典型工況的主干計算和分支計算獲得的各少群微觀截面，該截面通過擬合成狀態(tài)參數(shù)(燃料溫度、慢化劑溫度、硼濃度、控制棒移動等)的函數(shù)存于預(yù)制的少群常數(shù)庫中，以供堆芯使用。對于一般的壓水堆而言，典型工況一般取燃料溫度925k、慢化劑溫度583k、硼濃度400ppm，控制棒全提；分支計算則是將其中某一個狀態(tài)參數(shù)的取值調(diào)整到堆芯計算可能涉及到的范圍內(nèi)的某一數(shù)值，以慢化劑溫度為例，分支計算往往選取進出口的慢化劑溫度和冷態(tài)的慢化劑平均溫度進行計算。

步驟4：將獲得的實際運行歷史下的少群宏觀截面σ^actual傳遞給三維堆芯計算程序，即可獲得較為精確的計算結(jié)果。

本發(fā)明通過同時修正原子核密度和少群微觀截面的這種復(fù)合修正方法來修正少群宏觀截面的歷史效應(yīng)，可以使無限增殖因子的計算偏差有效降低。圖1和圖2為在單組件層面分別對于慢化劑溫度歷史和燃料溫度歷史的無限增殖因子效果圖。如圖1所示，對于慢化劑溫度的歷史，通過微觀燃耗修正方法，無限增殖因子的偏差可以從1800pcm左右減小到100pcm以內(nèi)。如圖2所示，對于燃料溫度的歷史，通過微觀燃耗修正方法，無限增殖因子的偏差可以從1000pcm左右減小到50pcm以內(nèi)。