度的圖示；
[0063] 圖12和圖13為分別針對(duì)從堆芯下板起的組件的第三柵格和從所述下板起的第八 柵格，一方面使用本發(fā)明第一方面模擬方法和第二方面模擬方法進(jìn)行形變計(jì)算方法，另一 方面使用已完成的測量值所獲得的組件形變的頂視圖。
[0064] 圖14和圖15為分別針對(duì)堆芯的一排組件，使用本發(fā)明第一方面的模擬方法和第 二方面的模擬方法進(jìn)行形變計(jì)算方法以及使用已完成的測量值所獲得的組件形變的側(cè)視 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065] 在圖1中，正如所已知的，核反應(yīng)堆10包括容器11和位于容器11內(nèi)的堆芯12。
[0066] 核反應(yīng)堆10還包括一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器14、均連接到發(fā)電機(jī)18的一個(gè)或多個(gè) 渦輪16以及一個(gè)或多個(gè)冷凝器20,在圖1中僅示出了這些元件中每一種元件中的一個(gè)。
[0067] 核反應(yīng)堆10進(jìn)一步包括主回路22,該主回路22裝備有栗24,并且在主回路22中， 流體沿著圖1中的箭頭所示的路徑流動(dòng)。具體地，該流體穿過堆芯12返回至容器11，流體 在堆芯12中被加熱以確保堆芯12的冷卻和慢化。上述主回路22進(jìn)一步包括加壓器26,該 加壓器26能夠調(diào)節(jié)在主回路22中流動(dòng)的流體的壓力。
[0068] 核反應(yīng)堆10例如為壓水反應(yīng)堆（PWR)，并且在主回路22中流動(dòng)的流體則為加壓的 水。
[0069] 可替代地，核反應(yīng)堆10為沸水反應(yīng)堆（BWR)，在主回路中流動(dòng)的流體在堆芯的上 部中為蒸汽形式的加壓的水，其中，壓力通常低于在壓水反應(yīng)堆的主回路中流動(dòng)的水的壓 力?？商娲兀朔磻?yīng)堆10為使用鈉、熔融鹽或氣體進(jìn)行冷卻的反應(yīng)堆。
[0070] 核反應(yīng)堆10包括連接到蒸汽發(fā)生器14的次回路34。主回路22的水供應(yīng)蒸汽發(fā) 生器14,該蒸汽發(fā)生器14通過水的蒸發(fā)而被冷卻，由蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生的蒸汽通過次回路 34被引入渦輪16,然后被引入冷凝器20,在此處，該蒸汽通過與冷凝器20中流動(dòng)的冷卻水 進(jìn)行間接熱交換而被冷凝。該次回路34包括下游的冷凝器20、栗35和加熱器36。
[0071] 核反應(yīng)堆10包括圖2中所示的位于容器11內(nèi)的隔熱屏37、堆芯的外殼38和反射 層28。
[0072] 容器11包括用于流體的入口孔39A和用于流體的出口孔39B，該入口孔39A和出 口孔39B連接到主回路22。
[0073] 通常，堆芯12還包括核燃料組件40,該核燃料組件40被裝載在容器11內(nèi)并且沿 軸向（例如垂直方向Z)延伸。
[0074] 堆芯12通常包括組件40 (超過100個(gè)）。在圖2示出的90(Mffe反應(yīng)堆的實(shí)例中， 堆芯12包括157個(gè)組件40。
[0075] 圖2示出了堆芯12中這些不同的組件40的分布實(shí)例的頂視圖。該圖中的每個(gè)方 塊表示一個(gè)組件40。
[0076] 如圖1所示，正如所已知的，堆芯12還包括沿軸向位于組件40任一側(cè)的下板41A 和上板41B，其中，當(dāng)反應(yīng)堆10運(yùn)行時(shí)，組件40被放置在下板41A上，并且上板41B位于組 件40的上方與組件40的上端接觸。堆芯12具有容積Vole，該容積￥〇1￡在軸向通過分別 對(duì)應(yīng)于下板41Α和上板41Β的第一界面和第二界面來界定且在橫向上通過反射層28來界 定。
[0077] 如圖1所示，容器11包括兩個(gè)附加容積，該兩個(gè)附加容積在堆芯容積Vole的外部 并且沿軸向Ζ位于堆芯容積的兩側(cè)，S卩，沿流體的流動(dòng)方向位于堆芯容積VolJ：游的上游 附加容積VolPI (在描述的實(shí)例中對(duì)應(yīng)于沿軸向Z位于堆芯12下方的區(qū)域PI，所述區(qū)域也 被稱為下腔室）和沿流體的流動(dòng)方向位于堆芯容積Vole下游的下游附加容積VolPS(在描 述的實(shí)例中對(duì)應(yīng)于沿軸向Z位于堆芯12上方的區(qū)域PS，該區(qū)域也被稱為上腔室）。每個(gè)附 加容積VolPI、VolPS沿軸向Z通過兩個(gè)界面界定，附加容積VolPI、VolPS的兩個(gè)界面之一為第 一界面或第二界面。在描述的實(shí)例中，上游附加容積VolPI和堆芯容積Volε之間的共享的 界面為第一界面，堆芯容積VoljP下游附加容積VolPS之間的共享的界面為第二界面。
[0078] 堆芯容積Vole包括與上游附加容積VolPI交界的第一界面和與下游附加容積VolPS 交界的第二界面。流體從入口孔39A穿過該上游附加容積￥〇1"朝向堆芯12流動(dòng)，而流體 從堆芯12穿過該下游附加容積VolPS朝向出口孔39B流動(dòng)。
[0079] 由于沿所考慮的方向，堆芯容積Volc、上游附加容積VolPjP下游附加容積VolPS2 間的各個(gè)界面與所述容積的外部形成邊界，所以各個(gè)界面也被稱為邊界。各個(gè)界面例如為 垂直于軸向的表面的形式。
[0080] 在上述實(shí)例中，堆芯容積ν〇1ε、上游附加容積VolpjP下游附加容積VolPS各自為母 線平行于軸向Z的圓柱狀的形式。堆芯容積Volc的每個(gè)界面例如為平面垂直于軸向Z的 平面盤形的形式。
[0081] 如圖1所示，堆芯12包括控制簇42,該控制簇42位于容器11內(nèi)且在一些組件40 的上方。圖1中示出了單個(gè)簇42。懸掛在組件40上方的簇42能夠通過機(jī)構(gòu)44移動(dòng)，從而 插入到組件40中或從組件40中移除。通常，每個(gè)控制簇42包括吸收棒以及可選地包括惰 性棒，其中，吸收棒包括一種或多種吸收中子的材料，而惰性棒即為對(duì)于中子沒有特定吸收 能力的棒。簇42的垂直移動(dòng)使得能夠根據(jù)控制簇42在組件40中的推進(jìn)，調(diào)節(jié)堆芯12的 反應(yīng)性，并且允許由堆芯12提供的總功率P從零功率變化到標(biāo)準(zhǔn)功率PN。
[0082] 如圖3所示，每個(gè)組件40通常包括一排核燃料棒46和用于該棒46的支撐架48。 該支撐架48通常包括下端件50、上端件52、導(dǎo)管54和柵格56,其中，導(dǎo)管54用于連接兩個(gè) 端件50、52并設(shè)計(jì)用于容納反應(yīng)堆10的控制簇的棒，而柵格56用于保持棒46。
[0083] 圖3示出了兩個(gè)相鄰的組件40,即圖2中所示沿垂直于軸向Z的橫向X或Y中相 鄰的方塊所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)組件40。如圖3和圖5所示，這兩個(gè)相鄰組件40連續(xù)放置并且沿橫 向通過第一間隙BP1和第二間隙BP2彼此間隔開，其中，該第一間隙BP1在這兩個(gè)組件40 相應(yīng)的柵格56之間，該第二間隙BP2在兩個(gè)組件40相應(yīng)的燃料棒46之間。
[0084] 在圖2中，組件40沿垂直于垂直方向Z的水平面的兩個(gè)相應(yīng)的方向X、Y大體上是 對(duì)齊的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，當(dāng)兩個(gè)連續(xù)組件40沿方向X對(duì)齊時(shí)，與第一間隙 ΒΡ1和第二間隙ΒΡ2相關(guān)的橫向則對(duì)應(yīng)于該方向X。類似地，當(dāng)兩個(gè)連續(xù)的組件40沿方向 Υ對(duì)齊時(shí)，與第一間隙ΒΡ1和第二間隙ΒΡ2相關(guān)的橫向則對(duì)應(yīng)于該方向Υ。
[0085] 對(duì)于沿軸向Ζ的給定位置，第一間隙ΒΡ1的尺寸等于沿橫向兩個(gè)組件40相應(yīng)的柵 格56的外表面之間的距離。按照慣例，如圖5所示，對(duì)于沿軸向Z的給定位置，第二間隙BP2的尺寸等于兩個(gè)組件相應(yīng)的外圍燃料棒46的中心之間的距離。
[0086] 如圖4所示，每個(gè)燃料棒4通常包括包殼58,包殼58為管的形式，并且在其下端通 過下?lián)鯄K60封閉，而在其上端通過上擋塊62封閉。棒46包括堆疊在包殼58內(nèi)并且抵靠 在下?lián)鯄K60上的一連串核燃料芯塊64。保持彈簧66被設(shè)置在包殼58的上段部分以支承 在上擋塊62上和上芯塊64上。
[0087] 通常，芯塊64基于鈾氧化物，或者基于鈾和钚氧化物的混合物；包殼58由鋯合金 制成。
[0088] 現(xiàn)使用圖6的流程圖來描述本發(fā)明第一方面的模擬核反應(yīng)堆10的容器11內(nèi)流體 流動(dòng)的方法。
[0089] 根據(jù)第一方面，該模擬方法被設(shè)計(jì)為通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)包括處理器和 與處理器相關(guān)的存儲(chǔ)器，其中，該存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)第一計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該第一計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品包括軟件指令，并且當(dāng)通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行該軟件指令時(shí)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)第一方面的模擬方法。
[0090] 在初始步驟100期間，確定堆芯容積Vole，該堆芯容積Vole通過對(duì)應(yīng)于第一個(gè)界 面和第二界面的下板41A和上板41B沿軸向Z來界定。還確定容器11內(nèi)的至少一個(gè)附加 容積VolPI、VolPS，其中，該附加容積VolPI、VolPS在堆芯容積Volε的外部并且位于堆芯容積 沿軸向Ζ的端部之一處。附加容積VolPI、VolPS通過兩個(gè)界面沿軸向Ζ來界定，附加容積 VolPI、VolPS的兩個(gè)界面之一為第一界面或第二界面。換言之，堆芯容積Volε包括與附加容 積VolPI、VolPS交界的界面，流體通過穿過附加容積Vol"、￥〇1來在堆芯12和入口孔39Α與 出口孔39B中的孔之間流動(dòng)。在所描述的實(shí)例中，在該初始步驟期間，確定兩個(gè)附加容積， 即上游附加容積V〇UP下游附加容積VolPS。
[0091] 在隨后的步驟110期間，由附加容積VolPI、VolPS的界面中的一個(gè)界面的速度V或 壓力P的初始值以及附加容積VolPI、VolPS的界面中的另一界面的速度V或壓力P的初始 值，來計(jì)算上游附加容積VolPI中流體的速度V的分量和壓力P。利用流體力學(xué)，通過平衡 方程來計(jì)算速度的分量和壓力，即，通過以下平衡方程：
[0092] 流體的質(zhì)量平衡方程或連續(xù)方程；
[0093] 流體的動(dòng)量平衡方程；以及
[0094] 流體的能量平衡方程。
[0095] 這些初始值也被稱為初始條件，并且在每個(gè)用于計(jì)算與堆芯容積Vole、上游附加 容積VolpjP下游附加容積VolPS2中所考慮的容積相關(guān)的速度的分量和壓力的計(jì)算步驟開 始時(shí)進(jìn)行預(yù)設(shè)。在所描述的實(shí)例中，預(yù)設(shè)的初始值為在所述容積VolPI、VolPS的入口處的速 度的分量和在所述容積VolPI、出口處的流體的壓力P的分量（也稱為值）。
[0096] 可替代地，預(yù)設(shè)的初始值為在所述容積的入口處的流體的壓力P的值以及在所述 容積的出口處的速度V的分量的值。
[0097] 還可替代地，預(yù)設(shè)的初始值為在所述容積的入口處的速度V的分量以及在所述容 積的出口處的速度V的分量。
[0098] 在所描述的實(shí)例中，在上游附加容積￥〇1"的入口處的速度的分量和在下游附加 容積VolPS的出口處壓力P的分量為通過反應(yīng)堆所強(qiáng)加的限制條件：上游附加容積Vol"的 入口速度由栗24的流速所決定，而下游附加容積VolPj^出口處的壓力P為在蒸汽發(fā)生器 14的入口處所測得的壓力。在整個(gè)計(jì)算過程中，這兩個(gè)值是固定的。
[0099] 根據(jù)所選定的近似值和所使用的微分算子，平衡方程采用不同的形式。例如，這些 方程（納維 -斯托克斯方程（EquationsdeNavier-Stokes))的一般微分公式分別寫為如 下形式：
[0100] 流體的質(zhì)量平衡：
[0102] 流體的動(dòng)量平衡：
[0104] 流體的能量平衡：
[0106] 其中，為一階空間求導(dǎo)微分算子，
[0107]P為流體的壓力，
[0108]V為包括流體速度的分量的向量，
[0109]P為流體密度，
[0110] t為時(shí)間，
[0111] τ為粘性應(yīng)力的張量，
[0112] F為包括在流體中所施加的質(zhì)量力的合力的分量的向量，
[0113]Ε為每單位質(zhì)量的總能量，
[0114] Q為包括由熱傳導(dǎo)造成的熱流損失的分量的向量，
[0115] R為由輻射造成的容積熱損失，
[0116] S"為質(zhì)量源，
[0117] SiS動(dòng)量源，以及
[0118] Se為能量源。
[0119] 在正交笛卡爾坐標(biāo)中，在不考慮熱效應(yīng)的情況下（純力學(xué)），這些方程例如寫為以 下形式以用于計(jì)算：
[0120] 質(zhì)量守恒方程：
[0122] 動(dòng)量守恒方程（對(duì)于j= 1，2, 3):
[0124] 其中，t為時(shí)間，
[0125] P為流體密度，
[0126]Xl為方向i(i= 1，2, 3)上的坐標(biāo)，
[0127]Vl為方向i上的流體速度，
[0128]P為流體的壓力，
[0129]S"為質(zhì)量源，
[0130] Si為動(dòng)量源，
[0132] 其中，μ指示流體的動(dòng)態(tài)粘度，