基本介紹
- 中文名：反應堆柵元
- 外文名：Reactor cell
簡介,等效柵元,柵元均勻化計算,用遞推公式計算柵元有效共振積分,
簡介
在非均勻反應堆中，燃料、慢化劑、冷卻劑以及結構材料都是分開布置的。燃料元件按一定的集合形狀有規律地排列在慢化劑中，形成反應堆柵格結構。
由於燃料元件的布置很有規則，而且元件的數撞非常之多，少則數百根，多則數千根甚至上萬根。例如一個電功率為90萬千瓦的壓水堆有4萬多根燃料元件。因此，從柵格中劃分出具有代表性的基本單元來加以研究，這些組成柵格的基本單位稱為“柵元”，如正方形柵元和六角形柵元。
等效柵元
由於反應堆柵元由同樣份額的燃料元件、慢化劑、冷卻劑以及結構材料組成，所以各柵元的物理特性是相同的，只要對某一典型柵元計算出各種參數(如四因子等），就可以把它們認為是整個柵格的物理參數，於是就可以套用均勻堆理論了。實踐證明，這種近似處理方法是完全可行的。在設計中，對於圓柱形燃料元件，為簡化數學處理，通常用一個同體積的等效圓柱形柵元來代替實際柵元。這種近似稱為維格勒-賽茲（Wigner-Seitz)等效柵元近似，通過這樣的近似，便把問題轉化為一個一維問題，大大簡化了計算。實踐表明，只要合理地選擇柵元的邊界條件，這種近似的計算結果是令人滿意的。
柵元組成和等效柵元
柵元組成和等效柵元設相鄰的兩根燃料元件的中心距為
，則等效柵元的半徑
分別為：
正方形柵元： 
六角形柵元：
柵元均勻化計算
非均勻反應堆是指核燃料和慢化劑分開布置的反應堆。到 1995年為止建成的各種反應堆大多數是非均勻反應堆、動力堆都是非均勻反應堆。非均勻堆的理論計算比均勻堆複雜，它的具體做法分3步：柵元均勻化計算、組件均勻化計算、堆芯的均勻化臨界計算。
其中柵元均勻化計算即對組件中各類柵元進行均勻化計算，例如燃料柵元和控制棒柵元等。首先，將單位柵格中包含的燃料棒、包殼和慢化劑分成不同的空間區域，並按面積等效成多層同心環組成的一維圓柱形幾何，即柵元。由於熱中子通量密度在燃料芯塊內強烈被吸收，熱中子通量密度在燃料芯塊內下沉，使得熱中子通量密度在柵元內分布非常不均勻，因而熱中子利用係數下降，逃脫共振俘獲機率增加。必須求出一個非均勻柵格中的局部通量分布計算反應堆的物性參數。
