燃料棒气腔弹簧辐照发热率计算方法、设备及存储介质与流程

本申请涉及核反应堆，尤其涉及一种燃料棒气腔弹簧辐照发热率计算方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、现阶段，反应堆堆内构件辐照发热率普遍通过高通量研究堆内材料发热率测量试验获得。燃料棒气腔弹簧辐照发热率主要是核反应堆里伽马射线在其材料中沉积的能量的体现，不仅是堆内构件热工安全分析和力学分析的重要输入条件，也是燃料棒性能分析重要参数。

2、针对反应堆燃料棒，目前国内、外用于燃料棒性能分析的燃料棒气腔弹簧辐照发热率均使用高通量研究堆内材料发热率测量试验获得。高通量研究堆内材料发热率测量试验实施周期长、难度大、所需经费多，且实验结果适用范围有限。目前没有涉及针对燃料棒气腔弹簧辐照发热率的计算方法。

技术实现思路

1、为缓解、减轻或消除上述技术问题，本申请提供了一种燃料棒气腔弹簧辐照发热率计算方法、设备及存储介质，实现对燃料棒气腔弹簧辐照发热率的计算，缩短燃料棒性能分析及设计的周期。

2、第一方面，本申请提供一种燃料棒气腔弹簧辐照发热率计算方法，包括：

3、步骤s1、获取第一温度下伽马射线在气腔弹簧中的能量沉积率；

4、步骤s2、基于所述能量沉积率、燃料棒的平均热流密度和堆芯的释热份额计算气腔弹簧的辐照发热率；

5、步骤s3、基于所述辐照发热率计算气腔弹簧的第二温度；

6、步骤s4、判断所述第二温度是否满足预设条件；

7、步骤s5、如果满足，则将所述辐照发热率作为计算结果；如果不满足，则执行步骤s6；

8、步骤s6、将所述第二温度作为新的第一温度，重复步骤s1-步骤s5。

9、一种可能的实现方式中，步骤s1包括：

10、获取伽马射线能谱和第一温度下气腔弹簧中核素的核子密度；

11、基于所述伽马射线能谱和所述第一温度得到气腔弹簧中核素的反应截面；

12、基于所述核子密度和所述反应截面计算气腔弹簧总的衰变常数；

13、基于所述衰变常数计算伽马射线在气腔弹簧中的能量沉积率。

14、一种可能的实现方式中，获取第一温度下气腔弹簧中核素的核子密度的方法包括：

15、基于阿伏伽德罗常数、气腔弹簧中核素的摩尔质量和气腔弹簧中核素在第一温度下的质量密度计算第一温度下气腔弹簧中核素的核子密度。

16、一种可能的实现方式中，步骤s2包括：

17、基于所述能量沉积率、所述燃料棒的平均热流密度、所述堆芯的释热份额和气腔弹簧的表面积计算气腔弹簧由于伽马射线照射产生的热功率；

18、基于所述热功率和气腔弹簧的体积计算气腔弹簧的辐照发热率。

19、一种可能的实现方式中，步骤s3包括：

20、获取气腔弹簧的邻近芯块和气腔气体之间的传热系数、及冷却剂和气腔气体之间的总有效导热率；

21、基于所述传热系数和所述总有效导热率计算气腔温度；

22、基于所述气腔温度计算气腔弹簧的第二温度。

23、一种可能的实现方式中，获取气腔弹簧的邻近芯块和气腔气体之间的传热系数包括：

24、基于气腔气体的导热率、热态包壳内径和努塞尔数计算气腔弹簧的邻近芯块和气腔气体之间的传热系数。

25、一种可能的实现方式中，获取冷却剂和气腔气体之间的总有效导热率的方法包括：

26、基于气腔气体穿过包壳内表面边界层的热阻、气腔气体穿过包壳的热阻和气腔气体穿过包壳外表面边界层的热阻计算冷却剂和气腔气体之间的总有效导热率。

27、一种可能的实现方式中，所述基于所述气腔温度计算气腔弹簧的第二温度包括：

28、基于以下公式计算气腔弹簧的第二温度：

29、

30、其中，t2为气腔弹簧的第二温度，单位为k；tplen为气腔温度，单位为k；qvsp为气腔弹簧的辐照发热率，单位为w/m3；r为气腔弹簧丝的半径，单位为m；hsp为气腔弹簧和气腔之间的换热系数，单位为w/m2k。

31、第二方面，本申请提供一种计算设备，包括：

32、至少一个处理器；以及

33、至少一个存储器，其上存储有指令，所述指令当被所述至少一个处理器单独或共同执行时，使所述计算设备执行如第一方面所述的方法。

34、第三方面，本申请提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有指令，所述指令当被计算设备的至少一个处理器单独或共同执行时，使所述计算设备执行如第一方面所述的方法。

35、与现有技术相比，本申请具有以下优点：

36、本申请提供的燃料棒气腔弹簧辐照发热率计算方法包括：步骤s1、获取第一温度下伽马射线在气腔弹簧中的能量沉积率；步骤s2、基于所述能量沉积率、燃料棒的平均热流密度和堆芯的释热份额计算气腔弹簧的辐照发热率；步骤s3、基于所述辐照发热率计算气腔弹簧的第二温度；步骤s4、判断所述第二温度是否满足预设条件；步骤s5、如果满足，则将所述辐照发热率作为计算结果；如果不满足，则执行步骤s6；步骤s6、将所述第二温度作为新的第一温度，重复步骤s1-步骤s5。本申请实现了对燃料棒气腔弹簧辐照发热率的计算，能够在保证一定精度的同时，合理、快速地获得燃料棒气腔弹簧的辐照发热率，缩短燃料棒性能分析及设计的周期。

技术特征：

1.一种燃料棒气腔弹簧辐照发热率计算方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取第一温度下气腔弹簧中核素的核子密度的方法包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，获取气腔弹簧的邻近芯块和气腔气体之间的传热系数包括：

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，获取冷却剂和气腔气体之间的总有效导热率的方法包括：

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述气腔温度计算气腔弹簧的第二温度包括：

9.一种计算设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有指令，所述指令当被计算设备的至少一个处理器单独或共同执行时，使所述计算设备执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提供了一种燃料棒气腔弹簧辐照发热率计算方法、设备及存储介质，涉及核反应堆技术领域。该方法包括：步骤S1、获取第一温度下伽马射线在气腔弹簧中的能量沉积率；步骤S2、基于所述能量沉积率、燃料棒的平均热流密度和堆芯的释热份额计算气腔弹簧的辐照发热率；步骤S3、基于所述辐照发热率计算气腔弹簧的第二温度；步骤S4、判断所述第二温度是否满足预设条件；步骤S5、如果满足，则将所述辐照发热率作为计算结果；如果不满足，则执行步骤S6；步骤S6、将所述第二温度作为新的第一温度，重复步骤S1‑步骤S5。本申请实现了对燃料棒气腔弹簧辐照发热率的计算，缩短了燃料棒性能分析及设计的周期。

技术研发人员：胡彪,张文华,龚辛,韦享雨,叶臣
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13