(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 202211296653.X (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 (72)发明人 佘顶　文宇同　石磊　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 张建纲 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 混合球床均匀化中子扩散系数计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种混合球床均匀化中子扩散 系数计算方法， 包括： 通过中子输运数值方法计 算出球床中所划分网格中的各批次i的通量密度 分布和发射密度； 计算中子单次飞行过程中的各 种行为的发生概率和在批次i中的轨迹长度均 值、 以及在批次i中的轨迹长度均方值； 计算所有 批次燃料球的轨迹长度均值和所有批次燃料球 的轨迹长度均方值； 计算从批次i燃料球发射中 子的均方自由程和从间隙中发射中子的均方自 由程； 计算中子的加权均方自由程； 计算均匀化 总截面； 基于所计算出的中子的加权均方自由程 和均匀化总截面计算出扩散系数。 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 CN 115544855 A 2022.12.30 CN 115544855 A 1.一种混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 包括： 将球床划分为若干个网格， 其中， 每个所述网格中具有相同的截面和中子通量密度的 球记为一个批次， 每 个所述网格中的球床间隙也记为 一个单独批次； 通过中子 输运数值方法计算出 各批次i的通 量密度分布φi和发射密度Qi； 计算中子单次飞行过程中的各种行为的发生概率和在批次i中的轨迹长度均值 以及在批次i中的轨 迹长度均方值 根据上一步骤的计算结果， 以所有批次燃 料球穿透概率Ti和从批次i燃 料球表面射入的 概率Si为权重加权计算出所有批次燃料球的轨迹长度均值 和所有批次燃料 球的轨迹长度均方值 根据上一步骤的计算结果， 以中子单次飞行过程中的各种碰撞位置的发生概率为权重 加权计算出从批次i燃料球发射中子的均方自由程 和从间隙中发射中子的均方自由程 以不同批次i的中子发射密度Qi和体积Vi为权重对所有从批次i燃料球 发射中子的均方 自由程 加权， 计算出中子的加权均方自由程 以不同批次i的通量密度分布φi和体积Vi为权重对各批次i均匀化能群移出截面Σi,t 加权计算出均匀化总截面 基于所计算出的中子的加权均方自由程 和均匀化总截面 按照下式计算出扩散系 数 2.根据权利要求1所述的混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 其特征在于， 按照下 式计算球内的弦长概 率密度分布fi(l)和间隙内的弦长概 率密度分布f0( λ )： 其中， 为间隙平均弦长， 其中， Ri为第i批次的球的半径， ρ 为球床填充率。 3.根据权利要求1所述的混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 其特征在于， 通过蒙 特卡洛模拟方法计算出球内的弦长概率密度分布fi(l)和间隙内的弦长概率密度分布f0 ( λ )。 4.根据权利要求2或3所述的混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 其特征在于， 所 述中子输运数值方法包括： 对球床以每一批次为平源区进行空间离 散， 列出球床碰撞概 率方程如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544855 A 2计算平均弦长 λ和各批次燃料球表面积份额Si； 计算球内的弦长概 率密度分布fi(l)和间隙内的弦长概 率密度分布f0( λ )； 根据所计算出的球内的弦长概率密度分布fi(l)、 间隙内的弦长概率密度分布f0( λ )计 算各批次i的逃脱概 率Ei、 穿透概率Ti； 根据所计算出的逃脱概 率Ei、 穿透概率Ti， 计算批次间碰撞概 率Pi→j； 通过裂变源迭代求解上述球床碰撞概 率方程， 求得 各批次i的通 量φi和发射密度Qi。 5.根据权利要求2或3所述的混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 其特征在于， 所 述中子输运数值方法是碰撞概 率法、 特征线方法、 蒙特卡罗方法中的一种。 6.根据权利要求1至3中任一项所述的混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 其特征 在于， 中子单次飞行 过程中的所述各种行为包括： (1)中子从批次i中发射并逃 出； (2)中子从批次i中发射但未能逃 出； (3)中子从批次i外表面 射入并穿透； (4)中子从批次i外表面 射入但未能穿透 。 7.根据权利要求1至3中任一项所述的混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 其特征 在于， 中子单次飞行 过程中的所述各种碰撞位置包括： (1)未能逃脱发射球或间隙； (2)逃脱发射球或间隙后n次穿越球、 n+1次穿越间隙， 最终在其 他球发生碰撞(n≥0)； (3)逃脱发射球或间隙后n次穿越燃料球、 n次穿越间隙， 最终在间隙中发生碰撞(n≥ 0)。 8.一种混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 包括： 将球床划分为若干个网格， 其中， 每个所述网格中具有相同的截面和中子通量密度的 球记为一个批次， 每 个所述网格中的球床间隙也记为 一个单独批次； 通过中子 输运数值方法计算出 各批次i的通 量密度分布φi和发射密度Qi； 计算碰撞概 率Pi→j； 通过碰撞概 率Pi→j和通量密度分布φi计算扩散系数， 如下： 其中， Σj,t为各批次j的均匀化能群移出截面。 9.根据权利要求8所述的混合球床均匀化中子扩散系数计算方法， 其特征在于， 在所述 中子输运数值方法中计算碰撞概 率Pi→j。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544855 A 3