(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 202111468535.8 (22)申请日 2021.12.0 3 (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 杨俊云　柴晓明　王金雨　李庆　 李兰　夏榜样　邓理邻　黄博琛　 (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) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 中子辐照环境下反常氚渗透分析方法、 系 统、 终端及 介质 (57)摘要 本发明公开了中子辐照环境下反常氚渗透 分析方法、 系统、 终端及介质， 核聚变反应堆和核 裂变反应堆技术领域， 其技术方案要点是： 将中 子辐照环境下的反常氚渗透行为涉及的多个复 杂物理过程进行分解， 分别建立理论分析模型， 充分考虑中子辐照环境下中子与氚核发生碰撞 形成的反冲氚、 以及氚衰变成3He后与中子发生 (n,p)反应形成子核氚对粒子输运行为的影响， 分别建立了3H‑3He输运方程和3H‑3He扩散方程， 实现对反常氚渗透过程的数值模拟 。 本发明有利 于中子辐照条件下反常氚渗透物理机制的诊断 和分析， 可应用于聚变能源堆氚增殖模块的优化 设计、 以及中子辐照条件下的防氚渗透涂层研 发。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114611267 A 2022.06.10 CN 114611267 A 1.中子辐照环境下反常氚渗透分析 方法， 其特 征是， 包括以下步骤： 获取涉氚结构中含有造氚材料情况下氚的产生速率、 能量分布和射程分布， 并制成求 解输运方程可用的宏观参数； 考虑中子辐照环境下的核反冲过程构建适用于反常氚渗透的物理模型； 根据物理模型分析氚的产生与输运、 反冲 氚的输运、 氚的衰变、 子核氚的产生与输运的 复杂物理过程， 建立 适用于反常氚渗透的输运数 学模型； 结合涉氚结构的几何构形、 传热学模型、 氚与3He的扩散模型以及边界条件， 建立适用于 反常氚渗透的扩散数 学模型； 对输运数学模型和扩散数学模型进行空间和时间上的离散化， 并通过数值手段实现物 理场和几何构形的耦合求解， 获取反冲氚的空间分布和渗透量以实现反常氚渗透行为特性 分析。 2.根据权利要求1所述的中子辐照环境下反常氚渗透分析方法， 其特征是， 该方法还包 括： 根据涉氚结构的中子注量 率分布分析 各位置的核反应释热率； 将核反应释热率作为热扩散分析的热源项； 通过数值手段求解涉氚结构中的温度场， 并将温度场作为物质扩散系数取值的自变 量。 3.根据权利要求2所述的中子辐照环境下反常氚渗透分析方法， 其特征是， 所述温度场 的计算公式具体为： 其中， c表示材料比热； ρ表示材料密度； T表示材料温度； t表示时间； K表示材料导热系 数； Q表示热源密度； 表示位置矢量。 4.根据权利要求1所述的中子辐照环境下反常氚渗透分析方法， 其特征是， 该方法还包 括： 根据物理模型中反冲氚和子核氚的产生过程计算氚的能量分布， 并制作成输运数学模 型求解可用的系数参数； 根据物理模型中的反冲 氚和子核氚的输运过程计算氚的射程分布和角分布， 并制作成 输运数学模型求 解可用的系数参数。 5.根据权利要求1所述的中子辐照环境下反常氚渗透分析方法， 其特征是， 所述物理模 型的构建过程具体为： 氚与中子发生弹性碰撞和(n， n ′)反应， 得到反冲氚； 氚衰变产生的3He与中子发生(n， p)反应， 得到 子核氚； 反冲氚和子核氚两种氚核均具有MeV量级的能量。 6.根据权利要求1所述的中子辐照环境下反常氚渗透分析方法， 其特征是， 所述输运数 学模型的计算公式具体为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114611267 A 2η＝φ*σes ω＝φ*σnp 其中， cT、 cHe3分别表示3H、3He的核子数密度； 表示空间位置； t表示时间； DT表示氚 的扩散系数； λT表示氚的衰变常数； η表示中子碰撞产生反冲氚的速率； 表示3H受中子碰 撞后产生反冲氚的位置迁移矢量； 表示3He与中子发生(n， p)反应后产生子核氚的位置迁 移矢量； ω表示3He与中子核反应产生子核氚的速率； φ表示中子通量； σes表示中子与氚碰 撞截面； σnp表示3He与中子发生(n， p)反应的截面； QT.S表示造氚材料核反应引发的氚源项； 为运算符号， 表示对后面的变量 求散度。 7.根据权利要求1所述的中子辐照环境下反常氚渗透分析方法， 其特征是， 所述扩散数 学模型的计算公式具体为： 其中， DT(T)、 DHe3(T)分别表示氚和3He在材料中的扩散系数； cT、 cHe3分别表示3H和3He的 核子数密度； T表示材料温度； t表示时间； λT表示氚的衰变常数； 表示空间位置； 分别表示粒子 输运过程引发的氚和3He源项。 8.中子辐照环境下反常氚渗透分析系统， 其特 征是， 包括： 参数获取模块， 用于获取涉氚结构中含有造氚材料情况下氚的产生速率、 能量分布和 射程分布， 并制成求 解输运方程可用的宏观参数； 物理建模模块， 用于考虑中子辐照环境下的核反冲 过程构建适用于反常氚渗透的物 理 模型； 运输建模模块， 用于根据物理模型分析氚的产生与输运、 反冲氚的输运、 氚的衰变、 子 核氚的产生与输运的复杂物理过程， 建立 适用于反常氚渗透的输运数 学模型； 扩散建模模 块， 用于结合涉氚结构的几何构形、 传热学模型、 氚与3He的扩散模型以及边 界条件， 建立 适用于反常氚渗透的扩散数 学模型； 耦合分析模块， 用于对输运数学模型和扩散数学模型进行空间和时间上的离散化， 并 通过数值手段实现物理场和几何构形的耦合求解， 获取反冲氚的空间分布和渗透量以实现 反常氚渗透行为特性分析。 9.一种计算机终端， 包含存储器、 处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征是， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑7中任意一项 所述的中子 辐照环境下反常氚渗透分析 方法。 10.一种计算机可读介质， 其上存储有计算机程序， 其特征是， 所述计算机程序被处理 器执行可实现如权利要求1 ‑7中任意一项所述的中子辐照环境下反常氚渗透分析 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114611267 A 3