REACTOR THREE-DIMENSIONAL ASSEMBLY INFORMATION TRACKING METHOD AND SYSTEM

本发明涉及反应堆设计技术领域，特别涉及一种反应堆三维组件信息的跟踪方法及系统。

在反应堆的设计过程中，最重要的是对反应堆内中子特性的模拟，中子特性的最终宏观体现是反应堆功率分布，而功率分布及中子辐照等效应又会引起燃料及慢化剂中的材料和尺寸等信息发生改变，上述改变又反过来影响中子特性的变化。因此，跟踪燃料组件中的信息，不论在反应堆设计中，或是数值模拟以及反应堆运行过程中，都是非常重要的。

在反应堆运行过程中，通常会阶段性更换反应堆内的燃料组件，每个阶段称之为一个换料周期。而在每个换料周期内，反应堆又会根据发电需求及安全需求，布置不同的燃料组件，其中，每个燃料组件都是由燃料棒，可燃毒物，导向管，测量管等基本栅元以及格架按照特定形式排布组合而成。而每个燃料组件在轴向上又会有不同富集度的燃料芯块、不同的可燃毒物等布置方式。这构成了复杂的燃料管理内容。为方便对燃料的管理，方便不致混淆地将燃料、毒物等布置相同的轴向区域认为是一种燃料段(fuel segment)，因此众多的燃料组件就被划分为少量的燃料段。目前的组件信息跟踪方法认为分布在不同位置的相同燃料段具有相似的性质，从而通过跟踪燃料段的信息，近似得到燃料组件各个位置的信息。然而，目前的组件信息跟踪方法忽略了组件内相同燃料段之间的信息差异，包括核素信息、历史信息等，只是用一种平均的概念对燃料的信息进行跟踪，从而导致信息跟踪精度不高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种反应堆三维组件信息的跟踪方法，该方法考虑三维燃料组件在堆芯内的燃烧历史等信息，能够对反应堆中每一个三维燃料组件的信息进行三维精确跟踪，从而提高了反应堆的设计精度及可靠性。

本发明的第二个目的在于提出一种反应堆三维组件信息的跟踪系统。

本发明的第三个目的在于提供一种设备。

本发明的第四个目的在于提供一种非易失性计算机存储介质。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种反应堆三维组件信息的跟踪方法，包括以下步骤：对反应堆中的三维燃料组件进行建模，以得到三维燃料组件模型；根据所述三维燃料组件轴向上的燃料段排布情况，将所述三维燃料组件模型在轴向划分为多个节块；计算所述三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及所述多个节块的节块信息；以及根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的三维组件信息，并存储所述三维组件信息。

根据本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法，对反应堆中的三维燃料组件进行三维建模，并将三维燃料组件模型在轴向上划分为多个节块，计算三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息，最后根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的三维组件信息。即，该方法考虑三维燃料组件在堆芯内的燃烧历史等信息，能够对反应堆中每一个三维燃料组件的信息进行三维精确跟踪，从而增强反应堆设计过程中的方便性，减少人为因素在设计过程中的影响，进而提高了反应堆的设计效率和设计精度。

另外，根据本发明上述实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：输入三维组件信息查询指令；根据所述三维组件信息查询指令从已存储的所有三维组件信息中读取待查询的三维燃料组件的三维组件信息。

在一些示例中，还包括；检测所述三维组件信息是否发生变化；如果所述三维组件信息发生变化，则对所述三维组件信息进行更新。

在一些示例中，所述对反应堆中的三维燃料组件进行建模，进一步包括：获取燃料棒建模信息，并根据所述燃料棒建模信息对所述三维燃料组件中的燃料棒进行建模，以得到燃料棒模型，其中，所述燃料棒建模信息包括：所述燃料棒的包壳几何尺寸、芯块几何尺寸、气隙几何尺寸、相邻燃料棒的间距、水隙厚度、每个区域的材料和材料成分；获取导向管建模信息，并根据所述导向管建模信息对所述三维燃料组件中的导向管进行建模，以得到导向管模型；其中，所述导向管建模信息包括：所述导向管的几何尺寸、材料和材料成分；获取测量管建模信息，并根据所述测量管建模信息对所述三维燃料组件中的测量管进行建模，以得到测量管模型，其中，所述测量管建模信息包括：所述测量管的几何尺寸、材料和材料成分；获取格架建模信息，并根据所述格架建模信息对所述三维燃料组件中的格架进行建模，以得到格架模型，其中，所述格架建模信息包括：格架的几何尺寸、材料和材料成分；获取所述三维燃料组件径向上的燃料棒、导向管、测量管及格架的排布信息，并根据所述排布信息对所述燃料棒模型、导向管模型、测量管模型和格架模型进行径向排 布；获取反射层建模信息，并根据所述反射层建模信息对所述三维燃料组件的反射层进行建模，以得到反射层模型，其中，所述反射层建模信息包括：所述反射层的几何尺寸、材料和材料密度成分；获取所述三维燃料组件的反射层和所有燃料段在所述三维燃料组件轴向上的位置信息，并根据所述位置信息对所述三维燃料组件模型进行轴向排布建模。

在一些示例中，计算所述三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及所述多个节块的节块信息，进一步包括：通过第一预设计算程序对所述三维燃料组件的每个燃料段进行遍历计算，以得到每个燃料段在不同燃耗点的核素信息和截面信息；通过第二预设计算程序计算每个所述节块内的核素信息和燃耗信息。

在一些示例中，所述三维组件信息包括：燃料段参数、燃料段几何及柵元构成信息、燃料段排列信息、组件燃耗分布信息、组件历史信息、核子密度变化信息、组件换棒信息、组件档案信息及组件编号信息。

在一些示例中，根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的燃料段参数，进一步包括：根据第三预设计算程序进行所有燃料段的共振和中子输运计算，得到每个燃料段在不同燃耗深度下的少群截面参数及核子密度在所述燃料段中的分布信息。

在一些示例中，还包括：在不同燃耗深度下，改变所述燃料段的状态，并在不同状态下进行所述燃料段的共振和中子输运计算，以得到不同状态下的少群截面参数。

在一些示例中，所述改变所述燃料段的状态，进一步包括：改变所述燃料段的水密度、燃料温度、硼浓度。

在一些示例中，所述燃料段几何及柵元构成信息包括：所述燃料段中的燃料棒、可燃毒物、导线管、测量管的排布规则、几何尺寸、水隙尺寸、燃料组件几何尺寸及定位格架几何尺寸。

在一些示例中，所述燃料段排列信息为：将所述三维燃料组件中的燃料段按照从底部到顶部的顺序进行排列。

在一些示例中，根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件燃耗分布信息，进一步包括：获取所述三维燃料组件中所有燃料段的燃耗深度；获取所述三维燃料组件中所有燃料段中栅元的燃耗深度；根据所述所有燃料段的燃耗深度得到所述三维燃料组件的燃耗分布信息；记录所述三维燃料组件的重要核素的核子密度信息。

在一些示例中，所述组件历史信息包括：所述三维燃料组件经历的燃耗过程、换料周期、毒物处理过程、三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间、燃料组件破损信息、及燃料棒更换信息。

在一些示例中，根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的核子密度变化信息，进一步包括：获取所述核子密度信息及所述三维燃料组件在乏燃料水池中放 置的时间；根据所述核子密度信息和三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间，通过所述第四预设计算程序计算得到所述核子密度变化信息。

在一些示例中，根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件换棒信息，进一步包括：在更换燃料棒时，记录更换后的燃料棒的几何信息材料和材料成分及毒物信息。

在一些示例中，根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件档案信息，进一步包括：按照预设规则对每一个三维燃料组件进行档案编号，其中，每个三维燃料组件具有唯一的档案号，每一个档案号存储对应的三维燃料组件的信息。

在一些示例中，根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件编号信息，进一步包括：在所述三维燃料组件生产过程中，对所述三维燃料组件进行编号。

在一些示例中，所述获取导向管建模信息，进一步包括：判断所述导向管内是否插入毒物和控制棒；如果是，则所述导向管建模信息还包括：所述毒物和控制棒的几何尺寸、材料和材料成分。

在一些示例中，所述获取测量管建模信息，进一步包括：判断所述测量管内是否插入探测器；如果是，则所述测量管建模信息还包括：所述探测器的几何尺寸、材料和材料成分。

在一些示例中，所述格架包括定位格架和搅混格架，所述格架建模信息包括：所述定位格架的几何尺寸、材料和材料成分，以及所述搅混格架的几何尺寸、材料和材料成分。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种反应堆三维组件信息的跟踪系统，包括：建模模块，所述建模模块用于对反应堆中的三维燃料组件进行建模，以得到三维燃料组件模型；模型划分模块，所述模型划分模块用于根据所述三维燃料组件轴向上的燃料段排布情况，将所述三维燃料组件模型在轴向划分为多个节块；信息计算模块，所述信息计算模块用于计算所述三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及所述多个节块的节块信息；以及存储模块，所述存储模块用于根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的三维组件信息，并存储所述三维组件信息。

根据本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统，对反应堆中的三维燃料组件进行三维建模，并将三维燃料组件模型在轴向上划分为多个节块，计算三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息，最后根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的三维组件信息。即，该系统考虑三维燃料组件在堆芯内的燃烧历史等信息，能够对反应堆中每一个三维燃料组件的信息进行三维精确跟踪，从而增强反应堆设计过程中的方便性，减少人为因素在设计过程中的影响，进而提高了反应堆的设计效率和设计精度。

另外，根据本发明上述实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：信息查询模块，所述信息查询模块用于根据输入的三维组件信息查询指令从已存储的所有三维组件信息中读取待查询的三维燃料组件的三维组件信息。

在一些示例中，还包括：信息更新模块，所述信息更新模块用于检测所述三维组件信息是否发生变化，并在所述三维组件信息发生变化时，对所述三维组件信息进行更新。

在一些示例中，所述建模模块包括：燃料棒建模模块，所述燃料棒建模模块用于获取燃料棒建模信息，并根据所述燃料棒建模信息对所述三维燃料组件中的燃料棒进行建模，以得到燃料棒模型，其中，所述燃料棒建模信息包括：所述燃料棒的包壳几何尺寸、芯块几何尺寸、气隙几何尺寸、相邻燃料棒的间距、水隙厚度、每个区域的材料和材料成分；导向管建模模块，所述导向管建模模块用于获取导向管建模信息，并根据所述导向管建模信息对所述三维燃料组件中的导向管进行建模，以得到导向管模型；其中，所述导向管建模信息包括：所述导向管几何尺寸、材料和材料成分；测量管建模模块，所述测量管建模模块用于获取测量管建模信息，并根据所述测量管建模信息对所述三维燃料组件中的测量管进行建模，以得到测量管模型，其中，所述测量管建模信息包括：所述测量管的几何尺寸、材料和材料成分；格架建模模块，所述格架建模模块用于获取格架建模信息，并根据所述格架建模信息对所述三维燃料组件中的格架进行建模，以得到格架模型，其中，所述格架建模信息包括：格架的几何尺寸、材料和材料成分；径向建模模块，所述径向建模模块用于获取所述三维燃料组件径向上的燃料棒、导向管、测量管及格架的排布信息，并根据所述排布信息对所述燃料棒模型、导向管模型、测量管模型和格架模型进行径向排布；反射层建模模块，所述反射层建模模块用于获取反射层建模信息，并根据所述反射层建模信息对所述三维燃料组件的反射层进行建模，以得到反射层模型，其中，所述反射层建模信息包括：所述反射层的几何尺寸、材料和材料成分；轴向建模模块，所述轴向建模模块用于获取所述三维燃料组件的反射层和所有燃料段在所述三维燃料组件轴向上的位置信息，并根据所述位置信息对所述三维燃料组件模型进行轴向排布建模。

在一些示例中，所述信息计算模块计算排布在所述三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及所述多个节块的节块信息，包括：通过第一预设计算程序对所述三维燃料组件的每个燃料段进行遍历计算，以得到每个燃料段在不同燃耗点的核素信息和截面信息；通过第二预设计算程序计算每个所述节块内的核素信息和燃耗信息。

在一些示例中，所述三维组件信息包括：燃料段参数、燃料段几何及柵元构成信息、燃料段排列信息、组件燃耗分布信息、组件历史信息、核子密度变化信息、组件换棒信息、 组件档案信息及组件编号信息。

在一些示例中，所述存储模块根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的燃料段参数，包括：根据第三预设计算程序进行所有燃料段的共振和中子输运计算，得到每个燃料段在不同燃耗深度下的少群截面参数及核子密度在所述燃料段中的分布信息。

在一些示例中，所述存储模块还用于在不同燃耗深度下，改变所述燃料段的状态，并在不同状态下进行所述燃料段的共振和中子输运计算，以得到不同状态下的少群截面参数。

在一些示例中，所述改变所述燃料段的状态，包括：改变所述燃料段的水密度、燃料温度和硼浓度。

在一些示例中，所述燃料段几何及柵元构成信息包括：所述燃料段中的燃料棒、可燃毒物、导线管、测量管的排布规则、几何尺寸、水隙尺寸、燃料组件几何尺寸及定位格架几何尺寸。

在一些示例中，所述燃料段排列信息为：将所述三维燃料组件中的燃料段按照从底部到顶部的顺序进行排列。

在一些示例中，所述存储模块根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件燃耗分布信息，包括：获取所述三维燃料组件中所有燃料段的燃耗深度；获取所述三维燃料组件中所有燃料段中栅元的燃耗深度；根据所述所有燃料段的燃耗深度得到所述三维燃料组件的燃耗分布信息；记录所述三维燃料组件的重要核素的核子密度信息。

在一些示例中，所述组件历史信息包括：所述三维燃料组件经历的燃耗过程、换料周期、毒物处理过程、三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间、燃料组件破损信息、及燃料棒更换信息。

在一些示例中，所述存储模块根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的核子密度变化信息，包括：获取所述核子密度信息及所述三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间；根据所述核子密度信息和三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间，通过所述第四预设计算程序计算得到所述核子密度变化信息。

在一些示例中，所述存储模块根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件换棒信息，包括：在更换燃料棒时，记录更换后的燃料棒的几何信息、材料和材料成分及毒物信息。

在一些示例中，所述存储模块根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件档案信息，包括：按照预设规则对每一个三维燃料组件进行档案编号，其中，每个三维燃料组件具有唯一的档案号，每一个档案号存储对应的三维燃料组件的信息。

在一些示例中，所述存储模块根据所述燃料段信息和所述节块信息得到所述三维燃料组件的组件编号信息，包括：在所述三维燃料组件生产过程中，对所述三维燃料组件进行编号。

在一些示例中，所述导向管建模模块还用于：判断所述导向管内是否插入毒物和控制棒；如果是，则所述导向管建模信息还包括：所述毒物和控制棒的几何尺寸、材料和材料成分。

在一些示例中，所述测量管建模模块还用于：判断所述测量管内是否插入探测器；如果是，则所述测量管建模信息还包括：所述探测器的几何尺寸、材料和材料成分。

在一些示例中，所述格架包括定位格架和搅混格架，所述格架建模信息包括：所述定位格架的几何尺寸、材料和材料成分，以及所述搅混格架的几何尺寸、材料和材料成分。

为了实现上述目的，本发明第三方面的实施例还提供了一种设备，包括：一个或者多个处理器；存储器；一个或者多个程序，所述一个或者多个程序存储在所述存储器中，当被所述一个或者多个处理器执行时，执行本发明上述实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法。

为了实现上述目的，本发明第四方面的实施例的还提供一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有一个或者多个程序，当所述一个或者多个程序被一个设备执行时，使得所述设备执行本发明上述实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的三维燃料组件示意图；

图3是根据本发明一个实施例的燃料棒在燃料组件中的排布示意图；

图4是根据本发明一个实施例的燃料棒示意图；

图5是根据本发明一个实施例的三维燃料组件的材料分段示意图；

图6是根据本发明一个实施例的三维燃料组件的三维组件信息存储示意图；

图7是根据本发明一个实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统的结构框图；

图8是根据本发明另一个实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统的总体结构框图；以及

图9是根据本发明一个实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统的建模模块的结构框图。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法及系统。

在介绍本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法之前，首先结合图2至图5对本发明实施例中的三维燃料组件及其内部部件进行描述。如图2所示，以压水堆核电厂常用的三维燃料组件为例进行说明。该三维燃料组件由燃料棒按照矩形排列方式排列而成，用定位格架固定。三维燃料组件顶部和底部分别有两个固定底座，用于三维燃料组件的固定，例如图3所示。燃料棒是一个管状结构，管内装载燃料芯块，不同的三维燃料组件设计装载不同的燃料芯块，例如图4所示。将三维燃料组件沿轴向按照不同的结构(包括上下端反射层)、燃料芯块类型等，划分成一系列的段，每一段具有相同的性质，称为一种燃料段，例如图5所示。

图1是根据本发明一个实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法，包括以下步骤：

步骤S1：对反应堆中的三维燃料组件进行建模，以得到三维燃料组件模型。

具体地说，真实的三维燃料组件是由一系列燃料棒、导管、测量管等基本栅元和格架组成的柱型三维结构，其三维建模需要描述清楚各组分的结构、燃料段信息、轴向分布信 息等。基于此，在本发明的一个实施例中，对反应堆中的三维燃料组件进行建模，进一步包括：

步骤S11：不同燃料棒建模。具体包括：获取燃料棒建模信息，并根据燃料棒建模信息对三维燃料组件中的燃料棒进行建模，以得到燃料棒模型，其中，燃料棒建模信息包括：燃料棒的包壳几何尺寸、芯块几何尺寸、气隙几何尺寸等几何尺寸、相邻燃料棒的间距、水隙厚度、每个区域的材料和材料成分。

步骤S12：导向管建模。具体包括：获取导向管建模信息，并根据导向管建模信息对三维燃料组件中的导向管进行建模，以得到导向管模型；其中，导向管建模信息包括：导向管的几何尺寸、材料和材料成分。进一步地，还包括：判断导向管内是否插入毒物和控制棒，如果是，则导向管建模信息还包括：毒物和控制棒的几何尺寸、材料和材料成分。

步骤S13：测量管建模。具体包括：获取测量管建模信息，并根据测量管建模信息对三维燃料组件中的测量管进行建模，以得到测量管模型，其中，测量管建模信息包括：测量管的几何尺寸、材料和材料成分。进一步地，还包括：判断测量管内是否插入探测器，如果是，则测量管建模信息还包括：探测器的几何尺寸、材料和材料成分。

步骤S14：格架建模。具体包括：获取格架建模信息，并根据格架建模信息对三维燃料组件中的格架进行建模，以得到格架模型，其中，格架建模信息包括：格架的几何尺寸、材料和材料成分。进一步地，格架例如包括定位格架和搅混格架，基于此，格架建模信息包括：定位格架的几何尺寸、材料和材料成分，以及搅混格架的几何尺寸、材料和材料成分。

步骤S15：三维燃料组件径向建模。具体包括：获取三维燃料组件径向上的燃料棒、导向管、测量管、可燃毒物等基本栅元及格架的排布信息，并根据排布信息对燃料棒模型、导向管模型、测量管模型、可燃毒物模型等基本栅元模型和格架模型进行径向排布，以构成三维燃料组件的径向排布信息。需要说明的是，在本发明的实施例中，不同的径向排布称之为不同的“燃料段”。

步骤S16：反射层建模。具体地说，每一个三维燃料组件在其上端和下端通常会有结构材料支撑，这些结构材料和水的混合物称为反射层。基于此，反射层建模具体包括：获取反射层建模信息，并根据反射层建模信息对三维燃料组件的反射层进行建模，以得到反射层模型，其中，反射层建模信息包括：反射层的几何尺寸、材料和材料成分。

步骤S17：三维燃料组件轴向排布建模。具体地说，一个真实的三维燃料组件，往往由反射层和不同的燃料段构成。基于此，三维燃料组件轴向排布建模具体包括：获取三维燃料组件的反射层和所有燃料段在三维燃料组件轴向上的位置信息，并根据反射层和所有燃料段在三维燃料组件轴向上的位置信息对三维燃料组件模型进行轴向排布建模。

步骤S2：根据三维燃料组件轴向上的燃料段排布情况，将三维燃料组件模型在轴向划分为多个节块。具体地说，即三维燃料组件模型的划分。其中，此处的三维燃料组件模型的划分指三维燃料组件的轴向划分。需要说明的是，划分得到的每个节块的高度可以相同也可以不同，但需要保证燃料段的边界亦是节块的边界。

步骤S3：计算三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息。

具体地，计算三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息，进一步包括：燃料段信息计算：通过第一预设计算程序对三维燃料组件的每个燃料段进行遍历计算，以得到每个燃料段在不同燃耗点的核素信息和截面信息；节块信息计算：通过调用第二预设计算程序计算每个节块内的核素信息和燃耗信息。其中，第一预设计算程序例如为二维中子输运计算程序。第二预设计算程序例如为三维扩散计算程序。

步骤S4：根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的三维组件信息，并存储三维组件信息。

具体地，三维组件信息例如包括：燃料段参数、燃料段几何及柵元构成信息、燃料段排列信息、组件燃耗分布信息、组件历史信息、核子密度变化信息、组件换棒信息、组件档案信息及组件编号信息。

基于此，在本发明的一个实施例中，根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的燃料段参数，进一步包括：根据第三预设计算程序进行所有燃料段的共振和中子输运计算，得到每个燃料段在不同燃耗深度下的少群截面参数及核子密度在燃料段中的分布信息。进一步地，还包括：在不同燃耗深度下，改变燃料段的状态，并在不同状态下进行燃料段的共振和中子输运计算，以得到不同状态下的少群截面参数。其中，改变燃料段的状态，进一步包括：改变燃料段的水密度、燃料温度和硼浓度等状态参数。其中，第三预设计算程序例如为三维组件参数计算程序。

以图6为例进行说明，即通过三维组件参数计算程序进行各个燃料段的共振和中子输运计算，获得各个燃料段在不同燃耗深度Bu下的少群截面参数 (i＝1～I，i表示燃料段序号，Bu为不同的燃耗深度)以及核子密度在燃料段中的分布 其中，下标m表示燃料段，用于区分与三维燃料组件的区别。进一步地，对于各个燃料段，对应不同燃耗深度Bu下，进行多种状态的分支计算(比如：改变水密度、改变燃料温度、硼浓度等)，计算得到不同分支下的少群截面参数 (c代表不同的分支状态)。

在本发明的一个实施例中，上述的燃料段几何及柵元构成信息例如包括：燃料段中的燃料棒、可燃毒物、导线管、测量管等基本栅元的排布规则、几何尺寸、水隙尺寸、燃料组件几何尺寸及定位格架几何尺寸。以图6为例进行说明，即每一种燃料段均由不同的燃 料棒等基本栅元按照一定的规则排列而成，而这种燃料棒等基本栅元的排布规则、几何尺寸、水隙尺寸、燃料组件几何尺寸、定位格架几何尺寸等信息，统一构成了该燃料段的几何及栅元信息，例如用 表示。

在本发明的一个实施例中，上述的燃料段排列信息例如为：将三维燃料组件中的燃料段按照从底部到顶部的顺序进行排列。以图6为例进行说明，即将一个三维燃料组件中的燃料段按照从底部到顶部的顺序进行排列，给出燃料段序号排列信息A_a(i)，其中，下标a表示三维燃料组件。

在本发明的一个实施例中，根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件燃耗分布信息，进一步包括：获取三维燃料组件中所有燃料段的燃耗深度；获取所述三维燃料组件中所有燃料段中栅元的燃耗深度；根据所有燃料段的燃耗深度得到三维燃料组件的燃耗分布信息；记录三维燃料组件的重要核素的核子密度信息。以图6为例进行说明，即对于一个三维燃料组件，放入反应堆中进行燃烧，由于反应堆的功率是有一个分布的，因此，三维燃料组件各个位置(对应于不同燃料段)就有不同的燃耗深度，该燃耗深度分布Bu_a(i)称为该三维燃料组件宏观燃耗分布信息。同时，记录该三维燃料组件的重要核素的核子密度信息 并将上述得到的信息存储在三维组件信息存储文件中。

在本发明的一个实施例中，上述的组件历史信息例如包括：三维燃料组件经历的燃耗过程、换料周期、毒物处理过程、三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间、燃料组件破损信息、及燃料棒更换信息。具体地说，在本发明的实施例中，将三维燃料组件从生产出厂到燃烧完全作为乏燃料运出电厂之间的历程称为该三维燃料组件的历史。以图6为例进行说，即将三维燃料组件的整个历史历程进行记录，例如三维燃料组件经过多少换料循环、毒物如何处理、在乏燃料水池中放置的时间、是否发生过破损、是否进行换棒及换了哪些燃料棒等信息。例如将三维燃料组件的历史信息记为H_a。

在本发明的一个实施例中，根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的核子密度变化信息，进一步包括：获取核子密度信息及三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间；根据核子密度信息和三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间，通过第四预设计算程序计算得到核子密度变化信息。其中，第四预设计算程序例如为燃耗计算程序。具体地说，三维燃料组件放置在乏燃料水池中，各种核素也会发生核反应，如衰变反应等。在本发明的实施例中将该部分历史作为存储信息的一部分。以图6为例进行说明，即根据上述组件燃耗分布信息计算过程中产生的核子密度信息 和组件历史信息中存储的乏燃料水池中放置时间信息，用燃耗程序计算改变的核子密度信息 以实现核子密度信息更新。

在本发明的一个实施例中，根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件换棒信息，进一步包括：在更换燃料棒时，记录更换后的燃料棒的几何尺寸、材料和材料成分及毒物信息。具体地说，在反应堆实际运行中，常会产生换棒的操作。例如，反应堆运行过程中，常会发生燃料棒破损的情况，该情况下，需要对燃料棒进行更换，以避免辐射泄漏；有时也会将毒物棒进行抽出或替换的操作。为此，需要记录组件所更换燃料棒的信息，如燃料棒的几何信息、材料和材料成分、是否有毒物等，在图6所示的示例中，例如将该组件换棒信息记为RODC_a。

在本发明的一个实施例中，根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件档案信息，进一步包括：按照预设规则对每一个三维燃料组件进行档案编号，其中，每个三维燃料组件具有唯一的档案号，每一个档案号存储对应的三维燃料组件的信息。以图6为例进行说明，即对于每一个三维燃料组件，进行档案编号，称为组件档案信息RECORD_a。组件档案信息有两个主要特点：1)每个三维燃料组件具有唯一的档案号，对应每一个档案号存储该组件的信息；2)档案编号有一定的规则(预设规则)，保证档案编号不会重复，例如：将三维燃料组件首次装入堆芯的循环号和位置作为该组件的档案号，第一循环放在R08位置的三维燃料组件，则档案编号为C01R08。

在本发明的一个实施例中，根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件编号信息，进一步包括：在三维燃料组件生产过程中，对三维燃料组件进行编号。该编号例如被存储在三维组件信息存储文件中，以方便用户将虚拟组件与实体组件相对接，在图6所示的示例中，该组件编号信息记为ID_a。

在本发明的一个实施例中，在得到上述所有的三维组件信息之后，例如将三维组件信息存储在三维组件信息存储文件中，形成对应于不同三维燃料组件的三维组件信息，其存储结构例如图6所示。

在本发明的一个实施例中，该方法例如还包括：输入三维组件信息查询指令；根据三维组件信息查询指令从已存储的所有三维组件信息中读取待查询的三维燃料组件的三维组件信息。具体地说，例如当想查询某个指定三维燃料组件的三维组件信息时，只需输入查询该指定三维燃料组件的三维组件信息的相关指令，即可从三维组件信息存储文件中读取该指定三维燃料组件对应的三维组件信息，从而极大地方便了用户。其中，三维组件信息存储文件中存储了所有三维燃料组件的三维组件信息。

在本发明的一个实施例中，该方法例如还包括：检测三维组件信息是否发生变化；如果三维组件信息发生变化，则对三维组件信息进行更新。具体地说，即当已存储的三维组件信息中的某个三维燃料组件的三维组件信息发生变化(例如核素信息变化、几何变化、 排布变化等)时，则用变化后的三维组件信息替换变化前的三维组件信息，以更新该三维燃料组件的三维组件信息，并存储更新后的三维组件信息，从而实现对三维组件信息存储文件的信息更新。

综上，根据本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法，对反应堆中的三维燃料组件进行三维建模，并将三维燃料组件模型在轴向上划分为多个节块，计算三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息，最后根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的三维组件信息。即，该方法考虑三维燃料组件在堆芯内的燃烧历史等信息，能够对反应堆中每一个三维燃料组件的信息进行三维精确跟踪，从而增强反应堆设计过程中的方便性，减少人为因素在设计过程中的影响，进而提高了反应堆的设计效率和设计精度。

本发明的进一步实施例还提出了一种反应堆三维组件信息的跟踪系统。

图7是根据本发明一个实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统的结构框图。如图7所示，该反应堆三维组件信息的跟踪系统100，包括：建模模块110、模型划分模块120、信息计算模块130及存储模块140。

其中，建模模块110用于对反应堆中的三维燃料组件进行建模，以得到三维燃料组件模型。

具体地说，真实的三维燃料组件是由一系列燃料棒、导管、测量管等基本栅元和格架组成的柱型三维结构，其三维建模需要描述清楚各组分的结构、燃料段信息、轴向分布信息等。基于此，在本发明的一个实施例中，结合图9所示，建模模块110例如包括：燃料棒建模模块111、导向管建模模块112、测量管建模模块113、格架建模模块114、径向建模模块115、反射层建模模块116及轴向建模模块117。

其中，燃料棒建模模块111用于获取燃料棒建模信息，并根据燃料棒建模信息对三维燃料组件中的燃料棒进行建模，以得到燃料棒模型，其中，燃料棒建模信息包括：燃料棒的包壳几何尺寸、芯块几何尺寸、气隙几何尺寸等几何尺寸、相邻燃料棒的间距、水隙厚度、每个区域的材料和材料成分。

导向管建模模块112用于获取导向管建模信息，并根据导向管建模信息对三维燃料组件中的导向管进行建模，以得到导向管模型；其中，导向管建模信息包括：导向管的几何尺寸、材料和材料成分。进一步地，导向管建模模块112还用于：判断导向管内是否插入毒物和控制棒，如果是，则导向管建模信息还包括：毒物和控制棒的几何尺寸、材料和材料成分。

测量管建模模块113用于获取测量管建模信息，并根据测量管建模信息对三维燃料组件中的测量管进行建模，以得到测量管模型，其中，测量管建模信息包括：测量管的几何 尺寸、材料和材料成分。进一步地，测量管建模模块113还用于：判断测量管内是否插入探测器，如果是，则测量管建模信息还包括：探测器的几何尺寸、材料和材料成分。

格架建模模块114用于获取格架建模信息，并根据格架建模信息对三维燃料组件中的格架进行建模，以得到格架模型，其中，格架建模信息包括：格架的几何尺寸、材料和材料成分。进一步地，格架例如包括定位格架和搅混格架，基于此，格架建模信息包括：定位格架的几何尺寸、材料和材料成分，以及搅混格架的几何尺寸、材料和材料成分。

径向建模模块115用于获取三维燃料组件径向上的燃料棒、导向管、测量管、可燃毒物等基本栅元及格架的排布信息，并根据排布信息对燃料棒模型、导向管模型、测量管模型、可燃毒物模型等基本栅元模型和格架模型进行径向排布，以构成三维燃料组件的径向排布信息。需要说明的是，在本发明的实施例中，不同的径向排布称之为不同的“燃料段”。

每一个三维燃料组件在其上端和下端通常会有结构材料支撑，这些结构材料和水的混合物称为反射层。基于此，反射层建模模块116用于获取反射层建模信息，并根据反射层建模信息对三维燃料组件的反射层进行建模，以得到反射层模型，其中，反射层建模信息包括：反射层的几何尺寸、材料和材料成分。

一个真实的三维燃料组件，往往由反射层和不同的燃料段构成。基于此，轴向建模模块117用于获取三维燃料组件的反射层和所有燃料段在三维燃料组件轴向上的位置信息，并根据反射层和所有燃料段在三维燃料组件轴向上的位置信息对三维燃料组件模型进行轴向排布建模。

模型划分模块120用于根据三维燃料组件轴向上的燃料段排布情况，将三维燃料组件模型在轴向划分为多个节块。具体地说，即三维燃料组件模型的划分。其中，此处的三维燃料组件模型的划分指三维燃料组件的轴向划分。需要说明的是，划分得到的每个节块的高度可以相同也可以不同，但需要保证燃料段的边界亦是节块的边界。

信息计算模块130用于计算三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息。

具体地，信息计算模块130计算三维燃料组件轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息，包括：燃料段信息计算：通过第一预设计算程序对三维燃料组件的每个燃料段进行遍历计算，以得到每个燃料段在不同燃耗点的核素信息和截面信息；节块信息计算：通过调用第二预设计算程序计算每个节块内的核素信息和燃耗信息。其中，第一预设计算程序例如为二维中子输运计算程序。第二预设计算程序例如为三维扩散计算程序。

存储模块140用于根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的三维组件信息，并存储三维组件信息。

具体地，三维组件信息例如包括：燃料段参数、燃料段及柵元构成信息、燃料段排列 信息、组件燃耗分布信息、组件历史信息、核子密度变化信息、组件换棒信息、组件档案信息及组件编号信息。

基于此，在本发明的一个实施例中，存储模块140根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的燃料段参数，包括：根据第三预设计算程序进行所有燃料段的共振和中子输运计算，得到每个燃料段在不同燃耗深度下的少群截面参数及核子密度在燃料段中的分布信息。进一步地，存储模块140还用于在不同燃耗深度下，改变燃料段的状态，并在不同状态下进行燃料段的共振和中子输运计算，以得到不同状态下的少群截面参数。进一步地，改变燃料段的状态，包括：改变燃料段的水密度、燃料温度和硼浓度等状态参数。其中，第三预设计算程序例如为三维组件参数计算程序。

在本发明的一个实施例中，上述的燃料段几何及柵元构成信息例如包括：燃料段中的燃料棒、可燃毒物、导线管、测量管等基本栅元的排布规则、几何尺寸、燃料组件几何尺寸及定位格架几何尺寸。

在本发明的一个实施例中，上述的燃料段排列信息例如为：将三维燃料组件中的燃料段按照从底部到顶部的顺序进行排列。

在本发明的一个实施例中，存储模块140根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件燃耗分布信息，包括：获取三维燃料组件中所有燃料段的燃耗深度；获取所述三维燃料组件中所有燃料段中栅元的燃耗深度；根据所有燃料段的燃耗深度得到三维燃料组件的燃耗分布信息；记录三维燃料组件的重要核素的核子密度信息。

在本发明的一个实施例中，组件历史信息例如包括：三维燃料组件经历的燃耗过程、换料周期、毒物处理过程、三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间、燃料组件破损信息、及燃料棒更换信息。具体地说，在本发明的实施例中，将三维燃料组件从生产出厂到燃烧完全作为乏燃料运出电厂之间的历程称为该三维燃料组件的历史。换言之，即将三维燃料组件的整个历史历程进行记录，例如三维燃料组件经过多少换料循环、毒物如何处理、在乏燃料水池中放置的时间、是否发生过破损、是否进行换棒及换了哪些燃料棒等信息。

在本发明的一个实施例中，存储模块140根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的核子密度变化信息，包括：获取核子密度信息及三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间；根据核子密度信息和三维燃料组件在乏燃料水池中放置的时间，通过第四预设计算程序计算得到核子密度变化信息。具体地说，三维燃料组件放置在乏燃料水池中，各种核素也会发生核反应，如衰变反应等。在本发明的实施例中将该部分历史作为存储信息的一部分。换言之，即根据上述组件燃耗分布信息计算过程中产生的核子密度信息和组件历史信息中存储的乏燃料水池中放置时间信息，用燃耗程序计算改变的核子密度信息，以实现核子密度信息更新。

在本发明的一个实施例中，存储模块140根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件换棒信息，包括：在更换燃料棒时，记录更换后的燃料棒的几何尺寸、材料和材料成分、及毒物信息。具体地说，在反应堆实际运行中，常会产生换棒的操作。例如，反应堆运行过程中，常会发生燃料棒破损的情况，该情况下，需要对燃料棒进行更换，以避免辐射泄漏；有时也会将毒物棒进行抽出或替换的操作。为此，需要记录组件所更换燃料棒的信息，如燃料棒的几何信息、材料和材料成分、是否有毒物等

在本发明的一个实施例中，存储模块140根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件档案信息，包括：按照预设规则对每一个三维燃料组件进行档案编号，其中，每个三维燃料组件具有唯一的档案号，每一个档案号存储对应的三维燃料组件的信息。

在本发明的一个实施例中，存储模块140根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的组件编号信息，包括：在三维燃料组件生产过程中，对三维燃料组件进行编号。该编号例如被存储在三维组件信息存储文件中，以方便用户将虚拟组件与实体组件相对接。

在本发明的一个实施例中，在得到上述所有的三维组件信息之后，例如将三维组件信息存储在三维组件信息存储文件中，形成对应于不同三维燃料组件的三维组件信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图8所示，该系统100例如还包括信息查询模块150。信息查询模块150用于根据输入的三维组件信息查询指令从已存储的所有三维组件信息中读取待查询的三维燃料组件的三维组件信息。具体地说，例如当想查询某个指定三维燃料组件的三维组件信息时，只需输入查询该指定三维燃料组件的三维组件信息的相关指令，即可从三维组件信息存储文件中读取该指定三维燃料组件对应的三维组件信息，从而极大地方便了用户。其中，三维组件信息存储文件中存储了所有三维燃料组件的三维组件信息。

在本发明的一个实施例中，如图8所示，该系统100例如还包括信息更新模块160。信息更新模块160用于检测三维组件信息是否发生变化，并在三维组件信息发生变化时，对三维组件信息进行更新。具体地说，即当已存储的三维组件信息中的某个三维燃料组件的三维组件信息发生变化(例如核素信息变化、几何变化、排布变化等)时，则用变化后的三维组件信息替换变化前的三维组件信息，以更新该三维燃料组件的三维组件信息，并存储更新后的三维组件信息，从而实现对三维组件信息存储文件的信息更新。

需要说明的是，本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统的具体实现方式与本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

综上，根据本发明实施例的反应堆三维组件信息的跟踪系统，对反应堆中的三维燃料组件进行三维建模，并将三维燃料组件模型在轴向上划分为多个节块，计算三维燃料组件 轴向上所有燃料段的燃料段信息及多个节块的节块信息，最后根据燃料段信息和节块信息得到三维燃料组件的三维组件信息。即，该系统考虑三维燃料组件在堆芯内的燃烧历史等信息，能够对反应堆中每一个三维燃料组件的信息进行三维精确跟踪，从而增强反应堆设计过程中的方便性，减少人为因素在设计过程中的影响，进而提高了反应堆的设计效率和设计精度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。