【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压水堆堆芯物理计算，具体涉及一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀建模模拟方法。
技术介绍
1、商用压水堆在每个燃料循环寿期初会进行启动物理试验以验证堆芯装载方案的关键物理参数是否满足验收标准，集总参数临界硼浓度以及等温温度系数是其中的重要参数；此外，整个循环功率历史的临界硼浓度的计算是否准确极大地影响后续循环堆芯换料优化方案，这些参数直接决定压水堆两步法计算程序的结果可靠性。因此准确测量堆芯内各个功率历史的临界硼浓度与寿期初的等温温度系数对反应堆的安全运行至关重要。
2、对于传统的压水堆物理计算方法两步法而言，堆芯计算的模拟仿真结果的准确度和真实性取决于两点，一是组件均匀化少群常数库是否精准，二是堆芯的热工计算得到的三维温度场是否真实。传统的两步法计算流程对燃料棒的建模考虑得较为粗糙，认为在任何燃耗深度与非典型工况下，燃料棒的几何尺寸与材料信息始终不变，这样就会导致在组件均匀化计算层面上得到的群常数失真，精确度有待考量；同时，在堆芯计算层面上对燃料棒的导热模型建立失真，热工反馈不够准确进而导致三维温度场与实际有差距。综合以上两点，传统两步法对燃料棒模型的建立是有所欠缺的，会导致获得的堆芯关键参数有一定程度的失真。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀建模模拟方法，根据商用压水堆的核设计报告中包含的设计参数，建立组件-堆芯物理计算模型，能够根据材料温度和热膨胀经验公式，自动获得并且更新任意
2、为了实现以上目的，本专利技术采取如下的技术方案予以实施：
3、一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀建模模拟方法，根据商用压水堆的核设计报告中包含的设计参数，建立组件-堆芯物理计算模型，能够根据材料温度和热膨胀经验公式，自动获得并且更新任意燃耗深度和燃料温度下的燃料棒热膨胀热态模型，获得考虑热膨胀影响后的堆芯关键参数；包括如下步骤：
4、步骤1：根据压水堆的核设计报告中详细的反射层组件与燃料组件冷态的几何尺寸与材料密度信息，填写反射层组件模型卡片与燃料组件冷态模型卡片，燃料组件冷态模型卡片包括燃料棒冷态模型、燃料棒、钆棒、导向管、控制棒、核仪表棒位信息，以及燃耗计算的主干计算与分支计算的工况设置信息，采用基于两步法的的组件计算程序locust搭建燃料组件冷态模型与反射层组件模型，合称为组件物理计算模型；
5、根据压水堆的核设计报告中详细的堆芯设计参数与设计工图，填写堆芯模型卡片，包括堆芯的燃料组件与反射层组件布置信息、堆芯几何尺寸、控制棒信息、冷却剂设置信息，以及燃料棒冷态模型参数，采用基于两步法的堆芯计算程序spark搭建堆芯计算物理模型；步骤2：基于步骤1搭建的燃料组件冷态模型，根据燃料棒芯块的热膨胀经验公式和燃料棒包壳的热膨胀经验公式，在基于两步法的的组件计算程序locust内建立任意工况下燃料棒热膨胀的燃料组件热态模型以及对应的特征线网格，燃料棒栅元包括燃料棒芯块和燃料棒包壳；
6、燃料棒芯块的热膨胀经验公式如公式(1)所示：
7、
8、式中：
9、p——是英文pellet的简写，表示燃料棒芯块的含义；
10、coefp——表示燃料棒芯块的径向热膨胀系数；
11、i——表示多项式指数；
12、n——表示多项式最高指数；
13、ωi——表示多项式系数；
14、——表示燃料棒芯块的平均温度的i次幂；
15、燃料棒包壳的热膨胀经验公式如公式(2)所示：
16、coefclad＝1+acr(th-tc) 公式(2)
17、式中：
18、clad——是英文cladding的简写，表示燃料棒包壳的含义；
19、coefclad——表示燃料棒包壳的径向热膨胀系数；
20、acr——表示燃料棒包壳材料系数，不同材料该系数不同；
21、th——表示燃料棒包壳的热态温度，h是heat的缩写，表示热态，与冷态的缩写c相对应；
22、tc——表示燃料棒包壳的冷态温度；
23、利用得到的燃料棒芯块的径向热膨胀系数coefp与燃料棒包壳的径向热膨胀系数coefclad，对燃料组件冷态模型中的燃料棒冷态模型进行几何尺寸与材料信息更新，任意工况下包含燃料棒热膨胀模型的燃料组件热态模型几何尺寸的热膨胀计算如公式(3)所示：
24、
25、
26、式中：
27、——是燃料棒芯块冷态下的径向分圈各圈半径；
28、——表示燃料棒冷态下的包壳厚度；
29、——是燃料棒芯块热态下的径向分圈各圈半径；
30、——表示燃料棒热态下的包壳厚度；
31、对于任意工况下包含燃料棒热膨胀模型的燃料组件热态模型相应不同材料的密度热膨胀计算如公式(4)所示：
32、
33、式中：
34、j——表示某种材料类型；
35、coefj——表示该材料的热膨胀系数；
36、——是材料的冷态密度；
37、——是材料的热态密度；
38、对于获得的任意工况下包含燃料棒热膨胀模型的燃料组件热态模型进行特征线划分，特征线与燃料棒芯块热态下的径向分圈各圈半径和燃料棒热态下的包壳厚度组合形成的栅元几何相交形成平源区网格，每一个平源区即一个网格面积大小；通过对燃料组件内所有的栅元进行特征线扫描，获得任意工况下包含燃料棒热膨胀模型的燃料组件热态模型的特征线网格，记为sk；
39、步骤3：在步骤2中获得的任意工况下包含燃料棒热膨胀模型的燃料组件热态模型的基础上，随着分支工况的改变，自动更新获得该工况下的燃料组件热态模型，获得燃料组件完整燃耗过程的均匀化少群常数库；基于步骤1搭建的反射层组件模型，采用基于两步法的的组件计算程序locust，获得反射层组件的均匀化少群常数；燃料组件完整燃耗过程的均匀化少群常数与反射层组件的均匀化少群常数合并成为组件均匀化少群常数；
40、考虑燃料棒热膨胀影响的组件计算的特征线网格，采用基于两步法的的组件计算程序locust模拟燃料组件在所有燃耗点上进行主干计算，将当前燃耗点上burnstepi的主干工况下的特征线网格记为将需要在分支工况做重启动计算的燃耗点称为燃耗重启点包含于burnstepi，燃料组件在燃耗重启点上进行分支计算，将分支工况下的特征线网格记为每完成一次分支计算后，特征线网格能够自主重置回当前燃耗重启点上原主干工况下的特征线网格所有分支工况遍历计算完成后，进行下一个燃耗点的燃耗计算；以此类推，依次完成燃料组件模型卡片设置的燃耗计算；
41、步骤4：基于步骤3获得的组件均匀化少群常数，采用基于两步法的参数化程序ltos进行均本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀建模模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀建模模拟方法，其特征在于：步骤2中，
3.根据权利要求1所述的一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀建模模拟方法，其特征在于：步骤5具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀建模模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于两步法的压水堆燃料棒热膨胀...
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