一种快速搜索临界棒位方法的开发与评价

发布时间：2021-06-24 12:35

　　搜索堆芯临界棒位是反应堆堆芯物理设计的重要内容,传统的线性插值方法在搜索临界棒位时需要多次迭代,效率低、花费时间长。本文提出了一种基于控制棒价值函数的临界棒位快速搜索方法,得到了控制棒组价值与棒位的函数关系,并应用于三维堆芯中子学程序PBRT。通过与线性插值法对比发现,控制棒价值函数法搜索的临界棒位满足临界搜索收敛准则,搜索效率明显提高,是一种合理可行的快速调棒搜索临界方法。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2019,53(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１控制棒搜索临界计算流程

ｉ－Ｈ０）（１）式中：ｋｅｆｆ，Ｈ０和ｋｅｆｆ，Ｈｉ分别为控制棒组位于初始棒位Ｈ０和Ｈｉ时的堆芯有效增殖因数。图１控制棒搜索临界计算流程Ｆｉｇ．１Ｃｏｎｔｒｏｌｒｏｄｃｒｉｔｉｃａｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｆｌｏｗ１．２控制棒价值函数法由于控制棒价值［１２］与控制棒插入深度不呈线性关系，采用线性插值往往需多次迭代才能搜索到堆芯临界的控制棒棒位。若能较为准确地得到控制棒价值与控制棒组棒位的函数关系，则可直接计算得到满足临界收敛准则的控制棒棒位。图２控制棒价值函数法计算流程Ｆｉｇ．２Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｌｏｗｏｆｃｏｎｔｒｏｌｒｏｄｖａｌｕｅｆｕｎｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ控制棒价值函数法的计算流程如图２所示。为便于说明，定义棒组提出微分价值Δｋ和提出积分价值∫Δｋ，Δｋ表示控制棒提出单第１１期李治刚等：一种快速搜索临界棒位方法的开发与评价９１２２

合的方法获取控制棒组积分价值与控制棒组棒位的函数关系ｆｉ（ｚ（ｉ））。２测试与验证将控制棒价值函数法应用到堆芯三维中子学程序ＰＢＲＴ的调棒临界搜索模块中，并以金属冷却快堆典型六边形堆芯布置来验证该方法在实现快速搜索临界棒位的可行性。在堆芯中布置有３种不同价值的控制棒组，编号为１、２、３。假设共计算１０个燃耗步，每个燃耗步步长为１００满功率天。１）控制棒组价值采用ＰＢＲＴ计算得到寿期初、寿期末３组控制棒分别单独提出堆芯的ｋｅｆｆ。图３示出了３组控制棒微分价值和积分价值随控制棒组棒位的变化。从图３可看出控制棒组提出微分价值随控制棒组的提出呈抛物线趋势变化，在接近堆芯活性区中部位置时，引入的ｋｅｆｆ变化幅度达到最大；控制棒组提出积分价值随控制棒组的提出呈近似Ｓ形曲线变化。提出微分价值和提出积分价值在寿期初至寿期末的变化幅度较小，因此在控制棒价值函数方法实现过程中，可假定控制棒价值在整个寿期（寿期较短）保持不变。采用最小二乘法多项式拟合方法和切比雪夫最佳拟合方法获得各组控制棒提出积分价值与控制棒组棒位的函数关系。图４示出了两种拟合方法对１号棒组的拟合结果，其他棒组的拟合规律与之基本类似。从图４可看出，拟合阶数越低，拟合函数与真实结果偏差越大；５阶时，最小二乘法拟合结果优于切比雪夫法；１０阶时，两种拟合方法与真实结果完全重合为Ｓ形曲线。２）临界棒位搜索将最小二乘法拟合的控制棒价值函数应用到堆芯物理设计程序的调棒临界搜索模块中，临界搜索收敛准则为ε＝０．００１。图５示出了控制棒价值函数法与线性插值法在第２个燃耗步时搜索临

【参考文献】：
期刊论文
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[3]临界外推中对控制棒价值非线性的修正[J]. 郭海兵,李润东,牛伟力.  原子能科学技术. 2013(01)
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本文编号：3247108