一種超臨界水堆組件截面擬合方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及核反應堆堆芯計算領域，具體地，涉及一種超臨界水堆組件截面擬合 方法。
【背景技術】
[0002] 超臨界水堆（SCWR)的運行工況在水的熱力學臨界點（374°C，22.IMPa)以上，系統(tǒng) 熱效率高，經濟性好。區(qū)別于壓水堆（PWR)，SCWR燃料組件中慢化劑和冷卻劑分流，二者的 密度變化范圍差別較大。利用組件中子學程序執(zhí)行組件截面計算時，需要在輸入文件中分 別描述慢化劑和冷卻劑，進行各種狀態(tài)下的組件計算。相比于PWR組件參數計算，SCWR組 件參數計算組合方案需要額外考慮冷卻劑分支計算。
[0003] 組件計算獲得的各種工況下的組件截面參數不能直接用于堆芯計算，需要進行擬 合處理。與PWR不同，SCWR堆芯中冷卻劑和慢化劑分流且密度變化范圍較大，冷卻劑流程 方案也常采用多流程設計。SCWR組件截面擬合方法需要具備擬合不同冷卻劑和慢化劑參數 下少群截面的能力，同時能夠區(qū)分考慮SCWR各流程冷卻劑和慢化劑截面參數。
[0004] 現(xiàn)有技術中，PWR組件截面擬合方法得到廣泛應用。PWR組件截面擬合方法中，組 件宏觀截面包括基態(tài)分量、慢化劑截面分量、燃料截面分量和控制棒狀態(tài)截面分量。采用關 于溫度變化的接口參數計算慢化劑和燃料的截面分量，即慢化劑截面分量、燃料截面分量 用溫度來擬合，因此稱為慢化劑溫度截面分量和燃料溫度截面分量。在對組件截面進行擬 合處理時，采用關于溫度和燃耗變量的高階擬合方法。
[0005] 而對于SCWR堆芯，首先，慢化劑和冷卻劑分流，必須考慮冷卻劑參數對組件截面 的影響；其次，SCWR堆芯冷卻劑入口溫度為280°C，出口溫度高達500°C，冷卻劑入口溫度與 出口溫度相差很大，冷卻劑密度在擬臨界區(qū)變化劇烈，若對冷卻劑截面分量仍采用溫度變 化接口參數插值，溫度微小擾動將可能引起冷卻劑密度的劇烈變化，顯著改變中子截面參 數，進而導致核熱耦合計算無法收斂；再次，SCWR堆芯冷卻劑入口與出口溫度相差大、冷卻 劑密度變化劇烈，若對組件截面進行擬合處理時，仍采用關于溫度和燃耗變量的高階擬合 方法，將導致核熱反饋后的截面計算精度較低，甚至導致核熱耦合計算無法收斂。因此，現(xiàn) 有得到廣泛應用的PWR組件截面擬合方法不再適用于SCWR。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種超臨界水堆組件 截面擬合方法，為超臨界水堆堆芯計算提供適用的組件截面擬合參數。
[0007] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是： 一種超臨界水堆組件截面擬合方法，建立超臨界水堆組件截面擬合模型，利用超臨界 水堆組件截面擬合模型進行超臨界水堆組件截面參數擬合。
[0008] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述超臨界水堆組件截面擬合模型為： Σ (Bu)=Σ,(Βπ)+ΔΣε(ρε,Βπ)+ΔΣη( p n, Bu) +ΔXf(Tf,Bu) +AXrod(Bu) (1)， 式中，Σ(Bu)為超臨界水堆組件宏觀截面；Σb (Bu)為基態(tài)分量；ΔΣ。（p。，Bu)為冷卻 劑截面分量；ΑΣ" (p"，Bu)為慢化劑截面分量；ΔΣf (Tf，Bu)為燃料截面分量；ΔΣ(Bu) 為控制棒狀態(tài)截面分量；Bu代表燃耗狀態(tài)參數，代表慢化劑密度，Ρ。代表冷卻劑密度， Tf代表燃料溫度； 所述冷卻劑截面分量由冷卻劑密度P。與燃耗狀態(tài)參數Bu擬合得出； 所述慢化劑截面分量由慢化劑密度Pm與燃耗狀態(tài)參數Bu擬合得出。
[0009] 進一步，所述慢化劑截面分量ΔΣ^ρ^,Β?!)采用關于慢化劑密度和燃耗狀態(tài) 參數Bu的分段插值方法進行擬合，擬合出慢化劑截面分量與燃耗狀態(tài)參數Bu和慢化劑密 度P"的關系。
[0010] 進一步，采用分段插值方法擬合出的慢化劑截面分量為：
式中，ΔΣ^ρ^,Βιι)表征慢化劑截面分量，表征慢化劑密度，Bu表征燃耗狀態(tài)參 數，Cl]表征慢化劑截面分量關于燃耗狀態(tài)參數的插值系數。
[0011] 進一步，所述冷卻劑截面分量△Σ^ρ^Βι!)采用關于冷卻劑密度P。和燃耗狀態(tài) 參數Bu的分段插值方法進行擬合，擬合出冷卻劑截面分量與燃耗狀態(tài)參數Bu和冷卻劑密 度P。的關系。
[0012] 進一步，采用分段插值方法擬合出的冷卻劑截面分量表示為：
式中，ΔΣ^ΡμΒιι)表征冷卻劑截面分量，P。表征冷卻劑密度，Bu表征燃耗狀態(tài)參 數，L表征冷卻劑截面分量關于燃耗狀態(tài)參數的插值系數。
[0013] 綜上，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過建立超臨界水堆組件截面擬合模型，在該 模型中采用關于密度和燃耗狀態(tài)參數的分段插值方法來擬合冷卻劑截面分量、慢化劑截面 分量，實現(xiàn)了超臨界水堆組件截面參數擬合，解決了現(xiàn)有組件截面擬合方法不再適用于超 臨界水堆的問題，且獲得了較高的核熱反饋后截面計算精度，可為超臨界水堆堆芯中子學 計算提供適用的組件截面擬合參數。
【附圖說明】
[0014] 圖1是超臨界水堆堆芯冷卻劑的密度和比熱隨溫度變化的曲線圖。
【具體實施方式】
[0015] 超臨界水堆堆芯冷卻劑入口溫度為280°C，出口溫度高達500°C，冷卻劑入口溫度 與出口溫度相差很大，冷卻劑密度在擬臨界區(qū)（擬臨界點附近的區(qū)域）變化劇烈，對于SCWR 設計壓力25MPa，其擬臨界區(qū)在380攝氏度附近。如圖1所示，在380°C附近，冷卻劑密度發(fā) 生劇烈變化。溫度微小擾動將可能引起冷卻劑密度的劇烈變化，顯著改變核熱變化即中子 截面參數。圖1中，橫坐標為溫度；左邊縱坐標為密度，右邊縱坐標為比熱，實線代表冷卻 劑密度，虛線代表比熱。
[0016] 因此，若沿用PWR組件截面擬合方法，即采用溫度來擬合冷卻劑的截面分量，采用 關于溫度和燃耗狀態(tài)參數的高階擬合方法進行冷卻劑截面擬合處理，將導致核熱反饋后的 截面計算精度較低，甚至導致核熱耦合計算無法收斂。為此，本發(fā)明提供了一種超臨界水堆 組件截面擬合方法。下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的實施方 式不限于此。
[0017] 實施例1 : 一種超臨界水堆組件截面擬合方法，建立超臨界水堆組件截面擬合模型，利用超臨界 水堆組件截面擬合模型進行超臨界水堆組件截面參數擬合。
[0018] 在進行組件截面參數擬合時，組件狀態(tài)參量的變化對組件宏觀截面的貢獻用宏觀 截面分量ΔΣ^來表示，x代表一種反應，該反應可以是輸運、吸收、散射、裂變等中的任一種 反應類型，某反應X的宏觀截面就等于各分量之和：
上式中，Σ丨是組件宏觀截面；是基態(tài)分量，表征在參考慢化劑密度、冷卻劑密度、燃 料溫度下，實際燃耗深度的截面值；g表示能群號，X可表示輸運、吸收、散射、裂變等反應類 型。
[0019] 公式Σ>Σ〖 可以具體表示為： Σ(Bu) =Σ,(Βπ) +ΔΣε(ρε,Βπ) +ΔΣη(pn,Bu) +ΔXf(Tf,Bu) +AXrod(Bu) (1), 式（1)即為超臨界水堆組件截面擬合模型，式（1)中，Σ(Bu)為超臨界水堆組件宏觀 截面；Sb(Bu)為基態(tài)分量，也即Σ〖；ΔΣ^ΡμΒιι)為冷卻劑截面分量；ΔΣ^ρ^,Βιι)為慢 化劑截面分量；ΔΣ,(Tf，Bu)為燃料截面分量；ΔX"d(Bu)為