一种环形燃料组件的计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及环形燃料组件分析领域，公开了一种环形燃料组件的计算方法及系统，以提高计算效率，有效减少计算过程，降低计算错误率，减少总计算时间，实施简单方便；本发明专利技术的方法包括：将环形燃料组件以环形燃料棒为单位进行划分，并对环形燃料棒的各部件进行区分，为环形燃料棒的部件分配对应的计算模块；各计算模块之间的计算关系，若存在两个计算模块的计算结果彼此影响，则认为该两个计算模块为相关联的计算模块，反之，为互相独立的计算模块；将彼此关联的计算模块进行串行计算，将彼此独立的计算模块进行并行计算，直至计算完环形燃料棒的各部件的性能，并将所有燃料棒进行并行计算。

A Calculating Method and System for Ring Fuel Assembly

The invention relates to the field of analysis of annular fuel assemblies, and discloses a calculation method and system of annular fuel assemblies to improve calculation efficiency, effectively reduce calculation process, reduce calculation error rate, reduce total calculation time, and implement simply and conveniently. The method of the invention includes: dividing annular fuel assemblies into annular fuel rods and dividing each part of annular fuel rods. The components are distinguished and the corresponding calculation modules are allocated to the parts of the annular fuel rod; if the calculation results of the two calculation modules influence each other, the two calculation modules are considered to be related calculation modules, on the contrary, they are independent calculation modules; the calculation modules associated with each other are calculated serially and will be independent of each other. The module carries out parallel calculation until the performance of each component of the annular fuel rod is calculated, and all fuel rods are calculated in parallel.

【技术实现步骤摘要】
一种环形燃料组件的计算方法及系统
本专利技术涉及环形燃料组件分析领域，尤其涉及一种环形燃料组件的计算方法及系统。
技术介绍
环形燃料是将燃料芯块制作成圆环形状，在芯块的内部和外部安装包壳圆管，两端安装端塞密封的新型反应堆燃料棒。然而在环形燃料棒性能分析中，可将其简化为图1中的环形燃料径向切面和图2中的环形燃料棒轴向切面所示进行计算。环形燃料芯块接受热中子辐照，发生裂变反应释放裂变能，裂变能以热能的形式流经燃料棒间隙和包壳进入内外流道，冷却剂将能量带出。环形燃料瞬态性能分析的计算任务是，当环形燃料棒在堆内辐照时，计算稳态和瞬态工况下，环形燃料棒各部件的性能数据，其中，环形燃料棒的各部件包括内外包壳、内外流道、芯块的温度分布，受力状态、裂变气体的释放率(FGR)、环形燃料棒内部气体压力、包壳氢化腐蚀等性能数据。环形燃料瞬态性能分析是一种串行的计算方法，当数据量较少的时候，计算速度比较快，具有较好的实时性，但是当数据量不断增加时，环形燃料各部件的计算时间会以指数递增。而在实际情况下，以一个组件为例，假设轴向采样点数为20，径向采样点数为17，燃料组件燃料棒数为17*17，计算的时间步长数为77，在该种情况下，总数据量为20*17*17*17*77＝7566020个。而这只是单纯的数据量而非计算量。所以，传统的串行计算需要消耗大量的时间。因此，如何提高计算效率，减少计算过程，降低计算错误率，减少总计算时间成为一个急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种环形燃料组件的计算方法及系统，以减少总计算时间。为实现上述目的，本专利技术提供了一种环形燃料组件的计算方法，包括以下步骤：S1：将环形燃料组件以环形燃料棒为单位进行划分，并对环形燃料棒的各部件进行区分，为所述环形燃料棒的部件分配对应的计算模块；S2：分析S1中各计算模块之间的计算关系，若存在两个计算模块的计算结果彼此影响，则认为该两个计算模块为相关联的计算模块，反之，为互相独立的计算模块；S3：将彼此关联的计算模块进行串行计算，将彼此独立的计算模块进行并行计算，直至计算完所述环形燃料棒的各部件的性能，并将所有燃料棒进行并行计算。优选地，所述环形燃料棒的各部件包括芯块、设于所述芯块内侧的内间隙、设于所述芯块外侧的外间隙、设于所述内间隙内侧的内包壳、设于所述外间隙外侧的外包壳、设于所述内包壳内侧的冷却剂内流道、以及设于所述外包壳外侧的冷却剂外流道。优选地，所述计算模块包括：轴向功率分布计算模块、燃耗及燃耗增量计算模块、核素分布计算模块、径向功率分布计算模块、芯包温度分布计算模块、力学计算模块、包壳氧化计算模块、包壳吸氢计算模块、以及内压计算模块；其中，所述包壳氧化计算模块、所述包壳吸氢计算模块、以及所述内压计算模块为互相独立的计算模块；所述轴向功率分布计算模块、燃耗及燃耗增量计算模块、核素分布计算模块、径向功率分布计算模块、芯包温度分布计算模块、力学计算模块为相关联的计算模块。优选地，所述S1中，当所述环形燃料组件中包含的环形燃料棒个数大于设定的个数时，将所述环形燃料组件进行分组，然后对每组环形燃料进行并行计算。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种环形燃料组件的计算系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种环形燃料组件的计算方法及系统，通过对环形燃料组件中的环形燃料棒的各部件进行区分，为环形燃料棒的部件分配对应的计算模块，分析各计算模块之间的关系，根据该关系对计算模块进行并行计算，可以提高计算效率，有效减少计算过程，降低计算错误率，减少总计算时间，实施简单方便。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的环形燃料棒的径向切面示意图；图2是本专利技术优选实施例的环形燃料棒的轴向切面示意图；图3是本专利技术优选实施例的环形燃料棒组件的计算方法流程图；图4是本专利技术优选实施例的芯包温度分布计算方法流程图；图5是本专利技术优选实施例的力学计算方法流程图。附图标记：1、气腔；2、内间隙；3、外间隙；4、芯块；5、内包壳；6、外包壳；7、冷却剂内流道；8、冷却剂外流道。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“两侧”、“外侧”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。实施例1参见图3，本实施例提供一种环形燃料组件的计算方法，包括以下步骤：S1：将环形燃料组件以环形燃料棒为单位进行划分，并对环形燃料棒的各部件进行区分，为环形燃料棒的部件分配对应的计算模块；S2：分析S1中各计算模块之间的计算关系，若存在两个计算模块的计算结果彼此影响，则认为该两个计算模块为相关联的计算模块，反之，为互相独立的计算模块；S3：将彼此关联的计算模块进行串行计算，将彼此独立的计算模块进行并行计算，直至计算完环形燃料棒的各部件的性能，并将所有燃料棒进行并行计算。上述的环形燃料组件的计算方法通过对环形燃料组件中的环形燃料棒的各部件进行区分，为环形燃料棒的部件分配对应的计算模块，分析各计算模块之间的关系，根据该关系对计算模块进行并行计算，可以提高计算效率，有效减少计算过程降低计算错误率，减少总计算时间，实施简单方便。需要说明的是，环形燃料棒的各部件包括芯块4、设于芯块4内侧的内间隙2、设于芯块4外侧的外间隙3、设于内间隙2内侧的内包壳5、设于外间隙3外侧的外包壳6、设于内包壳5内侧的冷却剂内流道7、以及设于外包壳6外侧的冷却剂外流道8。其中，芯块4置于气腔1中。本实施例中，计算模块包括：轴向功率分布计算模块、燃耗及燃耗增量计算模块、核素分布计算模块、径向功率分布计算模块、芯包温度分布计算模块、力学计算模块、包壳氧化计算模块、包壳吸氢计算模块、以及内压计算模块。其中，包壳氧化计算模块、包壳吸氢计算模块、以及内压计算模块为互相独立的计算模块；轴向功率分布计算模块、燃耗及燃耗增量计算模块、核素分布计算模块、径向功率分布计算模块、芯包温度分布计算模块、力学计算模块为相关联的计算模块。此外，值得说明的是，环形燃料棒的性能计算，以芯包温度分布计算和力学计算模块为主，其中，芯包温度分布计算模块在计算芯包温度的分布情况时，如图4所示，其具体计算方法为，首先假设环形燃料棒的初始包壳外表温度，根据该包壳外表温度对环形燃料棒的冷却剂外流道8和冷却剂内流道7的流量进行分配计算，再根据该分配计算结果计算冷却剂-环形燃料棒热流密度，并进一步根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形燃料组件的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将环形燃料组件以环形燃料棒为单位进行划分，并对环形燃料棒的各部件进行区分，为所述环形燃料棒的部件分配对应的计算模块；S2：分析S1中各计算模块之间的计算关系，若存在两个计算模块的计算结果彼此影响，则认为该两个计算模块为相关联的计算模块，反之，为互相独立的计算模块；S3：将彼此关联的计算模块进行串行计算，将彼此独立的计算模块进行并行计算，直至计算完所述环形燃料棒的各部件的性能，并将所有燃料棒进行并行计算。

【技术特征摘要】
1.一种环形燃料组件的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将环形燃料组件以环形燃料棒为单位进行划分，并对环形燃料棒的各部件进行区分，为所述环形燃料棒的部件分配对应的计算模块；S2：分析S1中各计算模块之间的计算关系，若存在两个计算模块的计算结果彼此影响，则认为该两个计算模块为相关联的计算模块，反之，为互相独立的计算模块；S3：将彼此关联的计算模块进行串行计算，将彼此独立的计算模块进行并行计算，直至计算完所述环形燃料棒的各部件的性能，并将所有燃料棒进行并行计算。2.根据权利要求1所述的环形燃料组件的计算方法，其特征在于，所述环形燃料棒的各部件包括芯块(4)、设于所述芯块(4)内侧的内间隙(2)、设于所述芯块(4)外侧的外间隙(3)、设于所述内间隙(2)内侧的内包壳(5)、设于所述外间隙(3)外侧的外包壳(6)、设于所述内包壳(5)内侧的冷却剂内流道(7)、以及设于所述外包壳(6)外侧的冷却剂外流道(8)。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，李钊，盛津芳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43