(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210815862.4 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 中国核动力研究设计院 地址 610000 四川省成 都市双流区长顺大 道一段328号 (72)发明人 赵晨　彭星杰　张宏博　赵文博　 陈长　宫兆虎　曾未　李庆　徐飞　 唐霄　赵琰　冯娇娇　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 林菲菲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) (54)发明名称 基于松弛因子的三维中子输运方程计算方 法及系统 (57)摘要 本发明公开了基于松弛因子的三维中子输 运方程计算方法及系统， 涉及 核反应堆堆芯设计 技术领域， 建立三维中子输运方程； 将三维中子 输运方程转化成一维方程和二维方程； 分别对一 维方程和二维方程进行求解得到反应堆芯特征 值和三维中子通量； 求解一维方程时， 基于一阶 差分形式进行通量展开， 并引入松弛因子计算三 维中子通量将直接三维求解转化为一维和二维 分别进行求解， 基于松弛因子修正求解一维方 程， 保证了一维方程求解过程流与通量的匹配， 解决了二维和一维计算通量不匹配的问题， 从而 提高了三维中子 输运方程计算方法的稳定性。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115048811 A 2022.09.13 CN 115048811 A 1.基于松弛因子的三维中子 输运方程计算方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 建立三维中子 输运方程； 将三维中子 输运方程 转化成一维方程和二维方程； 分别对一维方程和二维方程进行求解得到反应堆芯特征值和三维中子通量； 求解一维 方程时， 基于一阶差分形式进行通 量展开， 并引入松弛因子计算 三维中子通 量。 2.根据权利要求1所述的基于松弛因子的三维中子输运方程计算方法， 其特征在于， 所 述三维中子 输运方程 为： 其中m表示角度， g表示能群， ψg,m(x,y,z)表示角通量， x、 y、 z分别表示空间所在位置的 x、 y、 z坐标， ξm表示方位角与 x轴夹角余 弦， Σt,g(r)表示总截面， η表示幅角正弦， μ表示极角 余弦， Qg(x,y,z)表示总源项。 3.根据权利要求2所述的基于松弛因子的三维中子输运方程计算方法， 其特征在于， 一 维方程和二维方程的获取 方法为： 以三维中子 输运方程在每层每根 棒的区域内对径向进行积分得到一维方程： 以三维中子 输运方程在每层每根 棒的区域内对轴向进行积分得到二维方程： 其中， ψg,m,i,j(z)表示径向(i,j)位置角度m能群g的第z层的角通量， Qg,i,j(z)表示径向 (i,j)位置的一维总源项， Qg(x,y)表示 二维总源项， 表示径向泄漏项， ψg,m(x,y)表示径向角通量， Σt,g,i,j(z)表示一维总截面， Σt,g(x,y)表示 二维总截面， 表示轴向泄漏项。 4.根据权利要求1所述的基于松弛因子的三维中子输运方程计算方法， 其特征在于， 反 应堆芯特 征值和三维中子通 量获取方法包括 步骤： 计算裂变源和散射源； 在裂变源和散射源的基础上， 对一维方程和二维方程分别进行求解得到径向流、 轴向 流和径向通 量； 基于径向流、 轴向流和径向通量进行CMFD迭代更新得到反应堆芯特征值和三维中子通 量。 5.根据权利要求4所述的基于松弛因子的三维中子输运方程计算方法， 其特征在于， CMFD迭代更新过程包括： 根据径向流、 轴向流和径向通 量计算出三维中子平均通 量、 流耦合因子和均匀化截面； 基于CMFD特征值迭代结果更新 三维中子通 量和特征值， 同时计算出泄漏项。 6.根据权利要求5所述的基于松弛因子的三维中子输运方程计算方法， 其特征在于， 反 应堆芯特 征值和三维中子通 量获取方法还包括步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115048811 A 2经过CMFD迭代更新得到三维中子通量和特征值后， 判断当前三维中子通量和特征值是 否均收敛， 若是则输出当前三维中子通 量和特征值， 否则重新计算裂 变源和散射源。 7.根据权利要求4所述的基于松弛因子的三维中子输运方程计算方法， 其特征在于， 一 维方程求解方法包括 步骤： g1、 根据裂变源、 散射源、 径向泄漏项计算总源项， 其中总源项＝裂变源+散射源 ‑径向 泄漏项； g2、 计算细网内平均角通 量； g3、 差分格式计算出射角通 量； g4、 计算细网标通 量、 边界净流； g5、 判断是否完成所有棒的循环， 若是则进入g6， 否则返回g2循环执行g2 ‑g5直至完成 所有棒的循环； g6、 判断是否完成所有角度的循环， 若是则进入g7， 否则返回g2循环执行g2 ‑g6直至完 成所有棒的循环； g7、 更新边界条件； g8、 扫描循环次数是否完成， 若是则 进入g9， 否则返回g2循环执行cg2 ‑g8直至完成扫描 循环次数； g9、 引入松弛因子计算细网标通 量作为三维中子通 量。 8.根据权利要求7所述的基于松弛因子的三维中子输运方程计算方法， 其特征在于， 所 述细网标通 量计算方法为： 第n+1迭代步的细网标通 量φn+1为： φn+1＝α φn+1/2+(1‑α )φn 其中， φn为第n迭代步的细网标通量， φn+1/2为第n+1迭代步计算中间过程得到 的细网 标通量， α 为松弛因子 。 9.基于松弛因子的三维中子输运方程计算系统， 应用于权利要求1 ‑8任意一项所述的 方法， 其特 征在于， 包括： 构建模块、 转 化模块和计算模块； 构建模块用于建立 三维中子 输运方程； 转化模块用于将三维中子 输运方程 转化成一维方程和二维方程； 计算模块用于分别对一维方程和二维方程进行求解得到反应堆芯特征值和三维中子 通量； 计算模块还用于在求解一 维方程时， 基于一阶差 分形式进 行通量展开， 并引入松弛因 子计算三维中子通 量。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计算机指令， 其特征在于， 该指令被 处理器执行时实现权利要求1 ‑8中任一项所述的方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115048811 A 3