处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法

本发明涉及的是一种核反应堆控制领域的技术，具体是一种处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法。

背景技术：

1、压水堆在运行过程中，在燃料包壳外层沉积形成的氧化腐蚀产物沉积层(crud)的厚度的量级通常为<100μm，与栅元中燃料半径、包壳厚度等几何参数有着较大的量级差距。在基于有限元方法的高保真中子输运计算中，若直接对crud进行网格划分，将需要较大的径向网格数量才能获得准确的计算结果。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术通过直接加密有限元网格来减小计算误差会增大计算资源的消耗的不足、将crud与所有冷却剂直接打混则会影响模拟的精度且无法真实反应crud对于径向中子通量分布的影响的问题以及未考虑在有限元方法中crud径向分布的精细建模的缺陷，提出一种处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法，改进了有限元模拟方法对精细栅元中的crud建模能力，提升针对crud内硼沉积现象中子学分析的计算精度，能够在中子学模拟中精细描述燃料棒表面污垢内部硼沉积所带来的对中子通量分布的空间影响，提升计算效率，对于开展精确、高效的crud表面沉积硼中子学分析具有重要作用。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法，通过构造包含crud的燃料棒模型，在模型的包壳外侧设置混合材料的网格层并模拟crud与相邻的局部背景材料的混合后，计算所有材料区的中子截面。

4、所述的网格层的厚度为300～400μm。

5、所述的模拟，将crud的中子截面与部分背景材料(冷却剂)的截面进行混合，形成混合材料，使精细栅元的建模从对燃料、包壳、crud、冷却剂的建模变为对燃料、包壳、混合材料与冷却剂的建模，从而对压水堆精细栅元中的crud内硼沉积的中子学行为进行模拟。

6、本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：截面计算模块、有限元计算模块，其中：截面计算模块根据几何、材料、crud、背景材料设置信息，利用蒙特卡罗或组件程序进行截面计算，获得不同材料区的截面；有限元计算模块根据前一模块获得的材料截面，根据几何与背景材料设置信息，进行有限元网格建模，并在此基础上展开有限元中子计算，获得计算问题的有效增殖因子及其他物理量。

7、技术效果

8、本发明通过背景网格法将crud与背景材料进行局部均匀化，产生局部均匀化截面；与现有技术相比，本发明显著改善了有限元网格的质量。另一方面，也避免了crud与背景材料的彻底均匀化而带来的高保真模拟的精度损失。此外，对于拥有不同厚度的crud的栅元，在引入混合材料的情况下，可以采用同一套有限元网格进行描述，从而减小了计算资源的消耗，同时也使得轴向网格间的物理量能够进行直接映射。

技术特征：

1.一种处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法，其特征在于，通过构造包含crud的燃料棒模型，在模型的包壳外侧设置混合材料的网格层并模拟crud与相邻的局部背景材料的混合后，计算所有材料区的中子截面。

2.根据权利要求1所述的处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法，其特征是，所述的模拟，将crud的中子截面与部分背景材料(冷却剂)的截面进行混合，形成混合材料，使精细栅元的建模从对燃料、包壳、crud、冷却剂的建模变为对燃料、包壳、混合材料与冷却剂的建模，从而对压水堆精细栅元中的crud内硼沉积的中子学行为进行模拟。

3.根据权利要求1或2所述的处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法，其特征是，具体包括：

4.一种实现权利要求1-3中任一所述方法的处理压水堆污垢中子学截面的背景网格系统，其特征在于，包括：截面计算模块、有限元计算模块，其中：截面计算模块根据几何、材料、crud、背景材料设置信息，利用蒙特卡罗或组件程序进行截面计算，获得不同材料区的截面；

技术总结一种处理压水堆污垢中子学截面的背景网格方法，通过构造包含CRUD的燃料棒模型，在模型的包壳外侧设置混合材料的网格层并模拟CRUD与相邻的局部背景材料的混合后，计算所有材料区的中子截面。本发明改进了有限元模拟方法对精细栅元中的CRUD建模能力，提升针对CRUD内硼沉积现象中子学分析的计算精度，能够在中子学模拟中精细描述燃料棒表面污垢内部硼沉积所带来的对中子通量分布的空间影响，提升计算效率，对于开展精确、高效的CRUD表面沉积硼中子学分析具有重要作用。技术研发人员：刘晓晶,肖维,张滕飞,何辉,熊进标受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29