一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，所述方法具體為：采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，其中，所述雙流程具體為：第一流程和第二流程，實現了子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，快速簡便地完成計算數據內存的讀寫，進而使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法能夠應用于雙流程冷卻劑堆芯的瞬態過程分析的技術效果。
【專利說明】一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及核反應堆設計【技術領域】，尤其涉及一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法。

【背景技術】
[0002]反應性及功率分布異常事件往往伴隨著強烈的物理與熱工-水力耦合效應，是核電廠安全分析的重要內容。對于這類事件，點堆或一維的中子動力學模型無法正確描述功率的空間分布，因而無法計算功率隨時間的變化。為保證計算的包絡性，就必須引入大量的保守性假設。只有耦合三維中子時空動力學與熱工-水力學進行瞬態計算，才能描述物理與熱工-水力之間的反饋，提供較精確的三維功率分布，較真實地模擬瞬態過程。
[0003]為了更精確的評價反應性引入等功率分布畸變、物理熱工耦合強烈的事故過程的安全裕量，國際上正在開展堆芯三維物理與熱工-水力耦合計算研究和程序研發。耦合方式一般采用模塊化方式，同時考慮到計算機能力的限制和工程應用的目的，三維物理計算求解模塊一般采用節塊方法，熱工-水力計算求解模塊一般采用子通道程序。熱工-水力計算模塊同樣能夠采用系統分析程序，但系統分析程序在堆芯的通道劃分較粗糙，對于功率分布畸變嚴重的事故，計算的功率峰過高。最初開發子通道分析程序的應用范圍是分析棒束傳熱，耦合計算中將組件尺度的通道作為一個平均管，整個堆芯看作一個棒束進行計算。此種處理方法滿足單流程冷卻劑堆芯(如壓水堆核電廠)的分析需求，但無法用于分析冷卻劑分為雙流程的堆芯，如超臨界水堆。
[0004]在雙流程冷卻劑堆芯計算中，先計算第一流程，為第二流程提供入口邊界條件，再執行第二流程計算，即需要執行兩次子通道計算模塊實現雙流程計算。除非對計算程序進行大量的改寫，否則計算數據，特別是一些中間過程數據，與求解程序難以完全分離，因此采用同一個程序模塊無法實現雙流程的計算。
[0005]對于穩態耦合計算，不涉及前一時刻的計算結果，可以通過調用可執行程序執行每個流程的單獨計算，流程之間的信息傳遞通過讀寫文件的方式實現。與物理程序耦合相關的數據(包括物理程序提供給熱工程序的功率密度、熱工程序為物理程序提供的相關熱工參數)，也通過文件讀寫的方式傳遞。
[0006]但對于瞬態耦合計算，需要保留每個流程的當前時刻的計算結果，用作下一時刻瞬態計算的初始條件。以雙流程超臨界水堆堆芯為例，一方面，熱工-水力的計算結果包含慢化劑、冷卻劑的焓場、壓降、速度，慢化劑冷卻劑間傳熱盒壁的溫度、燃料元件徑向溫場分布等，遠多于傳遞給物理程序溫度、密度信息；另一方面，當物理程序與熱工采用隱式耦合方式時，同一個時間步，物理程序和熱工程序也通過多次迭代直至功率分布、溫場分布收斂，則每個流程的前一時刻的計算結果同樣必須保存。再考慮到瞬態計算要進行多個時步的計算，調用可執行文件、數據采用文件讀寫傳遞的方式實用性較差。
[0007]對雙流程堆芯的瞬態計算，主要計算數據應采用內存讀寫方式操作，而計算程序又與數據難以完全分離，因此為每個流程都配置專門的求解模塊，編譯在一個可執行文件里。但求解模塊均源于同一個子通道程序，程序、數據名稱均一致，不能直接編譯。
[0008]綜上所述，本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題:
在現有技術中，由于在對雙流程堆芯的瞬態計算時，主要計算數據應采用內存讀寫方式操作，而計算程序又與數據難以完全分離，因此為每個流程都配置專門的求解模塊，編譯在一個可執行文件里，但求解模塊均源于同一個子通道程序，程序、數據名稱均一致，不能直接編譯，所以，現有技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在由于計算數據內存讀寫困難，使得三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題。


【發明內容】

[0009]本發明提供了一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，解決了現在技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在計算數據內存讀寫困難，使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題，實現了子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，快速簡便地完成計算數據內存的讀寫，進而使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法能夠應用于雙流程冷卻劑堆芯的瞬態過程分析的技術效果。
[0010]為解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，所述方法具體為:采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，其中，所述雙流程具體為:第一流程和第二流程。
[0011]進一步的，所述采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫具體為:針對所述雙流程堆芯的所述第一流程和所述第二流程，將各流程涉及數據接口的程序及數據進行相應改造，分別編譯成動態鏈接庫供主程序調用，分別為:第一流程動態鏈接庫模塊、第二流程動態鏈接庫模塊。
[0012]進一步的，所述雙流程堆芯瞬態分析計算的具體流程為:
首先，開始瞬態計算；
然后，修正裂變譜，使得堆芯初始狀態為臨界狀態；
然后，更新時刻，為當前時刻準備初始狀態，將上一時步計算的通量分布、熱工-水力結果等作為當前時步的初值；
然后，執行熱工_水力計算；
然后，利用最新計算的熱工-水力參數更新每個節塊的慢化劑溫度、密度和燃料溫度等，進而更新節塊的少群宏觀截面；
最后，進行中子學計算，并判斷堆芯功率分布是否收斂，若功率分布不收斂，則繼續進行熱工-水力計算；若功率收斂，則判斷當前計算時刻是否為計算終止時刻，若不是，則繼續更新時刻準備初值；若是計算終止時刻，則結束計算。
[0013]進一步的，所述執行熱工-水力計算具體為:調用所述第一流程動態鏈接庫模塊和所述第二流程動態鏈接庫模塊來執行熱工-水力計算。
[0014]進一步的，所述第一流程動態鏈接庫模塊包括:第一流程共享數據與共享程序模塊和第一流程私有模塊，所述第二流程動態鏈接庫模塊包括:第二流程共享數據與共享程序模塊和第二流程私有模塊。
[0015]進一步的，所述雙流程堆芯的瞬態分析程序模塊包括:主控制程序模塊、所述第一流程動態鏈接庫模塊、所述第二流程動態鏈接庫模塊和中子學計算模塊。
[0016]進一步的，所述主控制程序模塊依次調用所述第一流程動態鏈接庫模塊和所述第二流程動態鏈接庫模塊，完成子通道程序雙流程瞬態計算，所述第一流程和所述第二流程的計算數據通過動態鏈接庫方式同時保存在內存中。
[0017]本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點: 由于采用了動態鏈接庫實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，針對雙流程堆芯的兩個單獨流程，將各流程涉及數據接口的程序及數據進行相應改造，分別編譯成動態鏈接庫供主程序調用，主控制程序依次調用兩個流程的動態鏈接庫模塊，完成子通道程序雙流程瞬態計算，兩個流程的計算數據通過動態鏈接庫方式同時保存在內存中的技術方案，所以，有效解決了現在技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在計算數據內存讀寫困難，使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題，進而實現了子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，快速簡便地完成計算數據內存的讀寫，進而使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法能夠應用于雙流程冷卻劑堆芯的瞬態過程分析的技術效果；
進一步的，由于本申請實施例中的技術方案只需要對涉及數據接口的小部分程序及數據進行改造，編譯成動態鏈接庫供主控制程序調用，即可實現計算數據內存讀寫的雙流程瞬態計算目的，而且熱工-水力程序模塊的改寫量較小，后續維護/替換熱工-水力模塊也較為方便，所以，實現了快速、高效、低成本的完成雙流程堆芯的瞬態分析的技術效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本申請實施例一中應用于雙流程堆芯的瞬態分析程序模塊示意圖；
圖2是本申請實施例一中第一流程動態鏈接庫模塊組成示意圖；
圖3是本申請實施例一中第二流程動態鏈接庫模塊組成示意圖；
圖4是本申請實施例一中應用于雙流程堆芯的瞬態分析計算流程圖。

【具體實施方式】
[0019]本發明提供了一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，解決了現在技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在計算數據內存讀寫困難，使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題，實現了子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，快速簡便地完成計算數據內存的讀寫，進而使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法能夠應用于雙流程冷卻劑堆芯的瞬態過程分析的技術效果。
[0020]本申請實施中的技術方案為解決上述技術問題。總體思路如下:
采用了動態鏈接庫實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，針對雙流程堆芯的兩個單獨流程，將各流程涉及數據接口的程序及數據進行相應改造，分別編譯成動態鏈接庫供主程序調用，主控制程序依次調用兩個流程的動態鏈接庫模塊，完成子通道程序雙流程瞬態計算，兩個流程的計算數據通過動態鏈接庫方式同時保存在內存中的技術方案，所以，有效解決了現在技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在由于計算數據內存讀寫困難，使得三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題，進而實現了子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，快速簡便地完成計算數據內存的讀寫，進而使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法能夠應用于雙流程冷卻劑堆芯的瞬態過程分析的技術效果。
[0021]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0022]實施例一:
在實施例一中，提供了一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，請參考圖1-圖4，所述方法具體為:采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，其中，所述雙流程具體為:第一流程和第二流程。
[0023]其中，在本申請實施例中，所述采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫具體為:針對所述雙流程堆芯的所述第一流程和所述第二流程，將各流程涉及數據接口的程序及數據進行相應改造，分別編譯成動態鏈接庫供主程序調用，分別為:第一流程動態鏈接庫模塊102、第二流程動態鏈接庫模塊103。
[0024]其中，在實際應用中，接口程序和數據的改造包括兩部分，第一為增加與主控制程序模塊101進行數據交換的數據及程序模塊，第二對動態鏈接庫102和103中需要被主控制程序模塊直接調用的程序及數據進行名稱修改，防止兩個模塊的程序、數據重名出錯。
[0025]其中，在本申請實施例中，所述雙流程堆芯瞬態分析計算的具體流程為:
首先，開始瞬態計算；
然后，修正裂變譜，使得堆芯初始狀態為臨界狀態；
然后，更新時刻，為當前時刻準備初始狀態，將上一時步計算的通量分布、熱工-水力結果等作為當前時步的初值；
然后，執行熱工_水力計算；
然后，利用最新計算的熱工-水力參數更新每個節塊的慢化劑溫度、密度和燃料溫度等，進而更新節塊的少群宏觀截面；
最后，進行中子學計算，并判斷堆芯功率分布是否收斂，若功率分布不收斂，則繼續進行熱工-水力計算；若功率收斂，則判斷當前計算時刻是否為計算終止時刻，若不是，則繼續更新時刻準備初值；若是計算終止時刻，則結束計算。
[0026]其中，在本申請實施例中，所述執行熱工-水力計算具體為:調用所述第一流程動態鏈接庫模塊102和所述第二流程動態鏈接庫模塊103來執行熱工-水力計算。
[0027]其中，在本申請實施例中，所述第一流程動態鏈接庫模塊102包括:第一流程共享數據與共享程序模塊1021和第一流程私有模塊1022，所述第二流程動態鏈接庫模塊103包括:第二流程共享數據與共享程序模塊1031和第二流程私有模塊1032。
[0028]其中，在本申請實施例中，所述雙流程堆芯的瞬態分析程序模塊包括:主控制程序模塊101、所述第一流程動態鏈接庫模塊102、所述第二流程動態鏈接庫模塊103和中子學計算模塊104。
[0029]其中，在本申請實施例中，所述主控制程序模塊101依次調用所述第一流程動態鏈接庫模塊102和所述第二流程動態鏈接庫模塊103，完成子通道程序雙流程瞬態計算，所述第一流程和所述第二流程的計算數據通過動態鏈接庫方式同時保存在內存中。
[0030]其中，在實際應用中，在雙流程堆芯物理與熱工-水力耦合瞬態計算過程中，主控制程序通過調用兩個流程的動態鏈接庫模塊，完成一次子通道程序雙流程瞬態計算，兩個流程的計算數據通過動態鏈接庫方式同時保存在內存中。主控制程序通過調用中子學計算模塊104，完成中子學計算。
[0031]其中，在實際應用中，請參考圖4，圖4為應用于雙流程堆芯的瞬態分析計算流程圖，首先，開始瞬態計算，然后，修正裂變譜，使得堆芯初始狀態為臨界狀態，然后，更新時亥IJ，為當前時刻準備初始狀態，將上一時步計算的通量分布、熱工-水力結果等作為當前時步的初值，然后，執行熱工-水力計算，然后，利用最新計算的熱工-水力參數更新每個節塊的慢化劑溫度、密度和燃料溫度等，進而更新節塊的少群宏觀截面，最后，進行中子學計算，并判斷堆芯功率分布是否收斂，若功率分布不收斂，則繼續進行熱工-水力計算；若功率收斂，則判斷當前計算時刻是否為計算終止時刻，若不是，則繼續更新時刻準備初值；若是計算終止時刻，則結束計算。
[0032]上述本申請實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優點:
由于采用了動態鏈接庫實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，針對雙流程堆芯的兩個單獨流程，將各流程涉及數據接口的程序及數據進行相應改造，分別編譯成動態鏈接庫供主程序調用，主控制程序依次調用兩個流程的動態鏈接庫模塊，完成子通道程序雙流程瞬態計算，兩個流程的計算數據通過動態鏈接庫方式同時保存在內存中的技術方案，所以，有效解決了現在技術中的子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，存在由于計算數據內存讀寫困難，使得三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法無法應用于雙流程冷卻劑堆芯的技術問題，進而實現了子通道分析程序用于雙流程堆芯計算時，快速簡便地完成計算數據內存的讀寫，進而使三維物理與熱工-水力耦合瞬態分析方法能夠應用于雙流程冷卻劑堆芯的瞬態過程分析的技術效果；
進一步的，由于本申請實施例中的技術方案只需要對涉及數據接口的小部分程序及數據進行改造，編譯成動態鏈接庫供主控制程序調用，即可實現計算數據內存讀寫的雙流程瞬態計算目的，而且熱工-水力程序模塊的改寫量較小，后續維護/替換熱工-水力模塊也較為方便，所以，實現了快速、高效、低成本的完成雙流程堆芯的瞬態分析的技術效果。
[0033]盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
[0034]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種應用于雙流程堆芯的瞬態分析方法，其特征在于，所述方法具體為:采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫，其中，所述雙流程具體為:第一流程和第二流程。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用動態鏈接庫來實現雙流程堆芯瞬態計算的計算數據內存讀寫具體為:針對所述雙流程堆芯的所述第一流程和所述第二流程，將各流程涉及數據接口的程序及數據進行改造，分別編譯成動態鏈接庫供主程序調用，分別為:第一流程動態鏈接庫模塊、第二流程動態鏈接庫模塊。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述雙流程堆芯瞬態分析計算的具體流程為: 開始瞬態計算； 修正裂變譜，使得堆芯初始狀態為臨界狀態； 更新時刻，為當前時刻準備初始狀態，將上一時步計算的通量分布、熱工-水力結果等作為當前時步的初值； 執行熱工-水力計算； 利用最新計算的熱工-水力參數更新每個節塊的慢化劑溫度、密度和燃料溫度等，進而更新節塊的少群宏觀截面； 進行中子學計算，并判斷堆芯功率分布是否收斂，若功率分布不收斂，則繼續進行熱工-水力計算；若功率收斂，則判斷當前計算時刻是否為計算終止時刻，若不是，則繼續更新時刻準備初值；若是計算終止時刻，則結束計算。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述執行熱工-水力計算具體為:調用所述第一流程動態鏈接庫模塊和所述第二流程動態鏈接庫模塊來執行熱工-水力計算。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一流程動態鏈接庫模塊包括:第一流程共享數據與共享程序模塊和第一流程私有模塊，所述第二流程動態鏈接庫模塊包括:第二流程共享數據與共享程序模塊和第二流程私有模塊。
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述雙流程堆芯的瞬態分析程序模塊包括:主控制程序模塊、所述第一流程動態鏈接庫模塊、所述第二流程動態鏈接庫模塊和中子學計算模塊。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述主控制程序模塊依次調用所述第一流程動態鏈接庫模塊和所述第二流程動態鏈接庫模塊，完成子通道程序雙流程瞬態計算，所述第一流程和所述第二流程的計算數據通過動態鏈接庫方式同時保存在內存中。
【文檔編號】G06F17/50GK104133965SQ201410368114
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】王連杰, 趙文博, 楊平, 夏榜樣, 于穎銳 申請人:中國核動力研究設計院