(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 202210800406.2 (22)申请日 2022.07.08 (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 娄磊　彭星杰　王晨琳　于颖锐　 王连杰　柴晓明　姚栋　龚禾林　 刘佳艺　刘勇　吴屈　赵晨　姚磊　 王冬勇　 (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 梁田 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G21C 5/02(2006.01)G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 应用于燃料元件双重非均匀系统的反应性 等效物理转换方法 (57)摘要 本发明属于核反应堆堆芯技术领域， 具体提 出了一种应用于燃料元件双重非均匀系统的反 应性等效物理转换方法， 针对含有弥散燃料以及 同时含有弥散燃料和弥散可燃毒物的板型燃料 元件， 将传统中子学计算程序不能计算的双重非 均匀系统， 根据反应性等效转换为传统中子学计 算程序可以计算的单重非均匀系统， 进而采用已 经经过广泛验证的传统中子学程序进行计算， 解 决了板型燃料元件双重非均匀系统计算问题， 且 计算结果与蒙卡颗粒模型基准解对比显示， 本发 明所提出的一种应用于燃料元件双重非均匀系 统的反应性等效物理转换方法不仅计算简便， 且 计算精度高。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115062490 A 2022.09.16 CN 115062490 A 1.应用于燃料元件双重非均匀系统的反应性等效物理转换方法， 其特征在于， 针对单 颗粒类型板型栅元双重非均匀系统， 栅元区域由颗粒型燃料(1)弥散在非燃料基体(2)中； 采用以下转换 方法： 将颗粒型燃料(1)体积均匀化后填充至栅元区域中的部分区域， 即将双重非均匀系统 转换为单重非均匀系统； 使单重非均匀系统寿期初kinf与双重非均匀系统寿期初kinf参考解 相等， 选取 此时的燃料(1)的填充区域。 2.根据权利要求1所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 将颗粒型燃料(1)相 对栅元区域等比例压缩至一较小区域， 再将 压缩区域内的颗粒型燃料(1)和基体(2)体积均 匀化获得燃料和 基体混合物(5)， 栅元区域的其余部分填充基体(2)， 即将双重非均匀系统 转换为单重非均匀系统。 3.根据权利要求2所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 使单重非均匀系统寿 期初kinf与双重非均匀系统寿期初kinf参考解相等， 选取 此时的压缩区域相似比。 4.根据权利要求1所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 在栅元区域中等比例 获取两个相似矩形， 将栅元区域划分为三层结构， 再由内至外依次填充基体(2)、 体积均匀 化的燃料(1)和基 体(2)， 即将双重非均匀系统转换为单重非均匀系统。 5.根据权利要求4所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 根据弥散颗粒材料守 恒确定两个相似矩形之间的相 似比， 再使单重非均匀系统寿期初kinf与双重非均匀系统寿 期初kinf参考解相等， 选取 此时的两个相似矩形与栅元区域的相似比。 6.根据权利要求1所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 在栅元区域中等比例 获取一个相似矩形， 在该相似矩形区域内， 分别以该相似矩形的顶边和底边为边， 高度为h 获取两个矩形， 且2h小于该相似矩形的高， 再在高度为h的两个矩形中填充体积均匀化的燃 料(1)， 栅元区域的其 余部分填充基 体(2)， 即将双重非均匀系统转换为单重非均匀系统。 7.根据权利要求6所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 根据弥散颗粒材料守 恒确定相似比与h之间的关系， 再使单重非均匀系统寿期初kinf与双重非均匀系统寿期初 kinf参考解相等， 选取 此时的相似矩形的相似比和h 。 8.应用于燃料元件双重非均匀系统的反应性等效物理转换方法， 其特征在于， 针对双 颗粒类型板型栅元双重非均匀系统， 栅元区域由颗粒型燃料(1)和颗粒型可燃毒物(6)弥散 在非燃料基 体(2)中； 采用以下转换 方法： 先将栅元区域 内的可燃毒物(6)除去， 将颗粒型燃料(1)体积均匀化后填充至栅元 区域 中的部分区域； 再加入颗粒型可燃毒物(6)， 将可燃毒物(6)体积均匀化后填充至燃料(1)填 充区域中的部分区域， 即将双重非均匀系统转换为单重非均匀系统； 使单重非均匀系统寿 期初kinf与双重非均匀系统寿期初kinf参考解相等， 选取此时的燃料(1)的填充区域和可燃 毒物(6)的填充区域。 9.根据权利要求8所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 先除去栅元区域内的 颗粒型可燃毒物(6)， 将颗粒型燃料(1)相 对栅元区域等比例压缩至一较小 区域， 将压缩区 域内的颗粒 型燃料(1)和基 体(2)体积均匀化获得燃料和基 体混合物(5)； 再加入颗粒型可燃毒物(6)， 将颗粒型可燃毒物(6)相对所述压缩区域等比例二次压缩 至一更小 区域， 将二次压缩 区域内的颗粒型可燃毒物(6)、 燃料和 基体混合物(5)体积均匀 化获得燃料、 可燃毒物和基 体混合物(7)；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115062490 A 2栅元区域的其 余部分填充基 体(2)， 即将双重非均匀系统转换为单重非均匀系统。 10.根据权利要求8所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 先除去栅元区域内 的颗粒型可燃毒物(6)， 将颗粒型燃料(1)相 对栅元区域等比例压缩至一较小 区域， 将压缩 区域内的颗粒 型燃料(1)和基 体(2)体积均匀化获得燃料和基 体混合物(5)； 再加入颗粒型可燃毒物(6)， 在所述压缩区域中等比例获取两个相似矩形， 将压缩区域 划分为三层结构， 再由内至外依次填充燃料和基体 混合物(5)、 体积均匀化的可燃毒物(6)、 燃料和基 体混合物(5) 栅元区域的其 余部分填充基 体(2)， 即将双重非均匀系统转换为单重非均匀系统。 11.根据权利要求8所述的反应性等效物理转换方法， 其特征在于： 先除去栅元区域内 的颗粒型可燃毒物(6)， 将颗粒型燃料(1)相 对栅元区域等比例压缩至一较小 区域， 将压缩 区域内的颗粒 型燃料(1)和基 体(2)体积均匀化获得燃料和基 体混合物(5)； 再加入颗粒型可燃毒物(6)， 在所述压缩区域中等比例获取一个相似矩形， 在该相似矩 形区域内， 分别以该相 似矩形的顶边和底边为边， 高度为h ’获取两个矩形， 且2h ’小于该相 似矩形的高， 再在高度为h ’的两个矩形中填充体积均匀化的可燃毒物(6)； 栅元区域的其 余部分填充基 体(2)， 即将双重非均匀系统转换为单重非均匀系统。 12.根据权利要求1或8所述的反应性等效物 理转换方法， 其特征在于： 板型栅元区域的 外侧依次为包壳(3)和慢化剂(4)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115062490 A 3