(19)中华 人民共和国 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 202111471069.9 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 中国原子能科 学研究院 地址 102413 北京市房山区新 镇三强路1号 院 (72)发明人 肖启冬　杨历军　周琦　王璠　 尹生贵　 (74)专利代理 机构 北京市创世宏景专利商标代 理有限责任公司 1 1493 代理人 王鹏鑫 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 确定临界装置的堆芯功率的方法及装置 (57)摘要 本发明的实施例公开了一种确定临界装置 的堆芯功率的方法及装置， 该方法包括： 利用蒙 特卡罗方法对临界装置进行模拟， 得到临界装置 的模拟装置， 表征模拟装置的相对堆芯功率； 利 用蒙特卡罗方法表征预定位置的相对热中子通 量密度； 根据模拟装置的相对堆 芯功率和预定位 置的相对热中子通量密度， 表征 临界装置的堆芯 功率和预定位置的热中子通量密度的关系； 利用 蒙特卡罗方法模拟模拟装置的运行过程， 以计算 预定位置的相对热中子通量密度和模拟装置的 相对堆芯功率， 并根据临界装置的堆芯功率和预 定位置的热中子通量密度的关系， 计算关系系 数； 启动临界装置； 测量预定位置的热中子通量 密度， 根据关系 系数， 确定临界装置的堆芯功率。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 114169164 A 2022.03.11 CN 114169164 A 1.一种确定临界装置的堆芯功率的方法， 其特 征在于， 包括： 利用蒙特卡罗方法对临界装置进行模拟， 得到所述临界装置的模拟装置， 表征所述模 拟装置的相对堆芯功率； 利用蒙特卡罗方法表征预定位置的相对热中子通量密度， 其中， 所述预定位置设于所 述临界装置的堆芯外， 所述预定位置的相对热中子通量密度为所述堆芯产生的中子的相对 热中子通 量密度； 根据所述模拟装置的相对堆芯功率和所述预定位置的相对热中子通量密度， 表征所述 临界装置的堆芯功率和所述预定位置的热中子通 量密度的关系； 利用蒙特卡罗方法模拟所述模拟装置的运行过程， 以计算所述预定位置的相对热中子 通量密度和所述模拟装置的相对堆芯功 率， 并根据所述模拟装置的堆芯功 率和所述预定位 置的热中子通 量密度的关系， 计算关系 系数； 启动所述临界装置； 测量所述预定位置的热中子通量密度， 根据所述关系系数， 确定所述临界装置的堆芯 功率。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 利用蒙特卡罗方法对临界装置进行模拟， 包括： 利用蒙特卡罗方法对所述临界装置 中的燃料元件、 慢化剂和反射层进行模拟， 其中， 所 述燃料元件包括燃料芯块和空腔。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 根据 所述模拟装置的相对堆芯功率和所述 预定位置的相对热中子通量密度， 表征所述临界装置的堆芯功 率和所述预定位置的热中子 通量密度的关系包括： 根据所述模拟装置的相对堆芯功率， 表征 所述临界装置的堆芯功率； 表征所述模拟装置的相对热中子通量密度比， 所述模拟装置的相对热中子通量密度比 为所述预定位置的相对热中子通 量密度和堆芯的相对热中子通 量密度的比值； 根据所述临界装置的堆芯功率和所述模拟装置的相对热中子通量密度比， 表征所述临 界装置的堆芯功率和所述预定位置的热中子通 量密度的关系。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述模拟装置的相对堆芯功率， 通过以下 步骤进行表征： 将所述燃料 元件划分成至少一个燃料栅元； 利用蒙特卡罗方法表征 所述燃料栅元的相对裂 变反应率； 根据所述相对裂变反应率， 表征相对堆芯功率， 所述相对堆芯功率是一个中子引起所 述临界装置裂 变而产生的堆芯功率的等效值。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述堆芯的相对热中子通量密度， 通过以 下步骤进行表征： 利用蒙特卡罗方法分别表征所述燃料芯块的相对热中子通量密度、 所述空腔的相对热 中子通量密度和所述慢化剂的相对热中子通 量密度； 根据所述燃料芯块的相对热中子通量密度、 所述空腔的相对热中子通量密度和所述慢 化剂的相对热中子通 量密度， 表征 所述堆芯的相对热中子通 量密度。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 利用蒙特卡罗方法模拟所述模拟装置的运权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114169164 A 2行过程， 包括： 利用蒙特卡罗方法模拟所述模拟装置运行 过程中的中子 输运过程。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 测量所述预定位置的热中子通量密度包 括， 利用电离室测量所述预定位置的热中子通 量密度， 并输出电流测量 值。 8.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 计算关系 系数之前， 还 包括： 根据所述临界装置的堆芯功率和所述预定位置的热中子通量密度的关系， 表征所述临 界装置的堆芯功率和所述预定位置的电流测量 值的关系。 9.一种确定临界装置的堆芯功率的装置， 其特 征在于， 包括： 模拟部(100)， 用于对临界装置进行模拟， 得到所述临界装置的模拟装置， 并表征所述 模拟装置的相对堆芯功率； 表征部(200)， 用于表征预定位置的相对热中子通量密度， 还用于根据所述模拟装置的 相对堆芯功 率和所述预定位置的相对热中子通量密度， 表征所述临界装置的堆芯功 率和所 述预定位置的热中子通 量密度的关系； 测量部(3 00)， 用于测量所述预定位置的热中子通 量密度； 计算部(400)， 用于根据所述临界装置的堆芯功率和所述预定位置的热中子通量密度 的关系， 计算关系 系数。 10.根据权利要求9所述的装置， 其特征在于， 所述模拟部(100)具体用于对所述临界装 置中的燃料 元件、 慢化剂和反射层进行模拟， 其中， 所述燃料 元件包括燃料芯块和空腔。 11.根据权利要求10所述的装置， 其特征在于， 所述表征部(200)还用于根据所述模拟 装置的所述相对堆芯功率， 表征 所述临界装置的堆芯功率。 12.根据权利要求11所述的装置， 其特征在于， 所述表征部(200)还用于表征所述模拟 装置的相对堆芯功率， 具体包括： 表征所述燃料元件中的至少一个燃料栅元的相对裂变反应率， 并根据 所述相对裂变反 应率表征相对堆芯功 率， 所述相对堆芯功率是一个中子引起所述临界装置裂变而产生的堆 芯功率的等效值。 13.根据权利要求11所述的装置， 其特征在于， 所述表征部(200)还用于表征所述模拟 装置的相对热中子通量密度比， 所述相对热中子通量密度比为所述预定位置的相对热中子 通量密度和所述 堆芯的相对热中子通 量密度的比值。 14.根据权利要求13所述的装置， 其特征在于， 所述表征部(200)还用于根据所述燃料 芯块的相对热中子通量密度、 所述空腔的相对热中子通量密度和所述慢化剂的相对热中子 通量密度， 表征 所述堆芯的相对热中子通 量密度。 15.根据权利要求14所述的装置， 其特征在于， 所述表征部(200)还用于分别表征所述 燃料芯块的相对热中子通量密度、 所述空腔的相对热中子通量密度和所述慢化剂的相对热 中子通量密度。 16.根据权利要求13所述的装置， 其特征在于， 所述表征部(200)还用于根据所述临界 装置的堆芯功率和所述模拟装置的相对热中子通量密度比， 表征所述临界装置的堆芯功 率 和所述预定位置的热中子通 量密度的关系。 17.根据权利要求9所述的装置， 其特征在于， 所述表征部(200)还用于根据所述临界装 置的堆芯功 率和所述预定位置的热中子通量密度的关系， 表征所述临界装置的堆芯功率和权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114169164 A 3