用于加速器及其输运系统磁铁设计的数值计算方法

对于谱仪、加速器及其输运系统的磁铁设计,通常要求具有较高的精确度,有时必须对三维磁场进行计算。目前大多数采用数值方法进行分析。本文叙述了电磁场数值计算在这方面的应用,对各种计算方法的优缺点、计算结果以及它和实测值的误差进行了比较和分析。针对具体实例,对各种计算方法的运用进行了探讨。     

压水堆各向异性散射的输运修正方法研究

压水堆燃料组件中子输运计算为堆芯扩散计算提供均匀化群常数,所以如何在考虑中子各向异性散射的情况下得到堆芯扩散计算所需的少群均匀化参数是值得研究的。本文推导了中子输运修正计算方法的理论模型,介绍了Inflow输运修正计算方法的数值求解过程,在Bamboo-Lattice程序中进行了程序实现,并采用基准题算例对各种输运修正计算方法进行了对比分析。结果表明:各种输运修正计算方法中,Inflow输运修正方法在保证计算效率的前提下能得到更高的计算精度。     

中子裂变链统计涨落问题的数值计算方法

研究了弱中子源驱动下,裂变系统中子裂变链统计涨落问题的数值计算方法。进行了数值计算建模、数值方法分析、数值计算检验、一类问题概率分布函数的统计涨落特征量的数值计算示范。特例数值检验表明:只要数值解方程组阶数(截断)N足够大,则数值解满足归一(守恒)律、指数增长律并与精确解析解一致。建立了对非定常裂变系统中子裂变链统计涨落问题进行一维等效模型下数值模拟的方法。     

反应堆组件参数计算程序中燃耗方程数值解法研究

本文介绍了组件参数计算程序中燃耗计算理论模型,给出了求解燃耗方程的两种数值方法,编制了相应的计算程序,并将其计算结果与解析解的计算结果进行了对比分析,验证了两种数值方法的有效性。对两种数值方法的计算效率进行了比较,结果表明：两种数值方法均能取得较高的计算精度,但在计算速度及对初始时间步长取值的限制方面,Rosenbrock方法明显优于龙格库塔方法。     

以栅元为模块进行特征线跟踪的中子输运方程解法

为解决复杂几何条件下中子输运方程的求解问题,分析了特征线法理论模型,探讨了以栅元为模块的高效特征线产生方法,以及与之相关的空间角度离散和边界条件处理问题.采用自行研制的特征线法数值计算软件--PEACH,对经济合作组织核能机构(OECD/NEA)UO2和MOX燃料混合装载的7群(C5G7MOX)基准问题的数值进行了检验.结果表明,无论是计算Keff还是棒功率分布该方法都具有很高的精度.     

基于最小二乘的线性源特征线方法研究

特征线方法一般采用平源近似来求解,平源近似需要大量较小的网格才能获得精确的结果,从而会消耗较多内存,影响计算效率。相比平源近似,线性源可在网格较少的情况下得到较精确的数值结果。本文提出一种基于最小二乘的线性源特征线方法,并通过计算压水堆栅元及C5G7基准题等算例,对该方法进行了分析。数值结果表明,基于最小二乘的线性源特征线方法能在网格较少的情况下提供稳定、精确的数值结果。     

100 MeV紧凑型回旋加速器主磁铁的三维磁场有限元分析技术

100 MeV紧凑型回旋加速器主磁铁的几何结构十分复杂,但为了形成加速器束流动力学所要求的磁场分布,本文对初步设计的磁铁进行必要的简化。综合采用各种适当的三维有限元网格剖分技术,对该磁铁的磁场进行数值分析,计算精度满足加速器物理设计的要求。     

SP_3方程的非线性迭代解法研究

SP_3方程是简化球谐函数法三阶展开的中子输运方程,比扩散方程的计算精度更高。本文采用非线性迭代的方法求解SP_3方程,并且提出了带角度离散的耦合修正关系式,解决了SP_3方程在真空边界条件下耦合修正关系复杂和非线性迭代中二阶中子注量率修正数值不稳定的问题。基于该方法编制非线性迭代求解SP_3方程的计算程序NLSP3,对基准题进行了计算。数值结果表明,本文所采用的非线性迭代求解SP_3的方法是正确的,且具有较好的计算精度。     

基于多次碰撞源的屏蔽计算方法研究

离散纵标（SN）方法在求解过程中将空间变量和角度变量进行离散,空间变量和角度变量的离散误差控制对保证计算精度至关重要。本文基于射线追踪研究了多次碰撞源方法,通过计算在选定区域内粒子发生多次碰撞的通量密度,将孤立源等效为计算模型内的分布源进行离散纵标输运计算。选取自设屏蔽问题及Kobayashi基准题进行测试验证并对结果进行分析。数值结果表明,自设屏蔽问题中多次碰撞源方法较首次碰撞源方法能有效缓解二次射线效应问题;Kobayashi基准题计算结果与基准值相对误差的均方根小于3%。多次碰撞源方法有效地减弱了离散误差,提高了屏蔽计算的准确性与可靠性。     

燃料棒相变导热模型开发与污垢传热恶化应用

污垢材料在堆芯中迁移和沉积，在包壳表面附着有可能引起传热恶化甚至出现燃料棒局部熔化现象。国内自主开发的压水堆燃料棒分析程序BIRCH暂未考虑潜热，保守假定芯块温度超过熔点3 K完全熔化，导致计算得到的芯块熔化份额非常接近放射物质释放超标验收准则，且存在陡边效应。为解决程序计算过于保守问题，本文采用固定网格等效热容法开发了燃料棒熔化相变导热模型。相比于焓方法，等效热容法仅需对热容进行特殊处理，对整体程序代码改动较小。但传统等效热容法在跨越相变区时易出现数值不稳定性问题，导致计算结果出错。本文首先对等效热容法数值不稳定性产生的原因进行分析，同时基于能量守恒原则建立预测-修正相变求解算法，改进现有等效热容法，并采用不同边界条件解析解、Stefan精确解和焓方法数值解对改进等效热容法进行验证。计算分析结果表明预测-修正相变算法可提升传统等效热容法计算稳定性，且与Stefan精确解数值误差在5%以内，将其应用到污垢传热恶化事故中可提升现有计算结果安全分析裕量。     

盒装元件的热利用系数

在等效圆柱栅元的假设下,用阿姆雅(Amouyal)方法计算了盒装元件内各种材料中的平均通量,并对ИРТ反应堆的盒装元件进行了具体的计算,给出了数值结果。     

改进的节块展开法求解对流扩散方程的稳定性和误差分析

对改进的节块展开法（MNEM）求解对流扩散方程进行了深入研究。利用符号不变原则理论上分析了MNEM的稳定性，分析结果显示，MNEM是一种具有固有稳定性的求解方法。通过数值实验对MNEM的计算误差进行了分析。数值结果表明：对于一维问题，MNEM至少具有3阶精度；对于多维问题，受横向泄漏近似的影响，MNEM表现为2阶精度。     

燃料棒多物理数值模型研究与程序开发

提出"数值燃料棒"概念,研究燃料棒多物理数值模拟技术,开发出相应的模型及程序。编制了基于有限元方法的热传导、力学计算模块和基于特征线方法(MOC方法)的中子输运计算模块,并进行验证。计算结果表明:相关计算模块的开发是有效的,可为进一步耦合求解燃料棒热传导问题、力学问题和中子输运问题,模拟燃料棒在反应堆内极端环境下的各种行为奠定基础。     

基于最小二乘的线性源特征线方法研究

特征线方法一般采用平源近似来求解,平源近似需要大量较小的网格才能获得精确的结果,从而会消耗较多内存,影响计算效率.相比平源近似,线性源可在网格较少的情况下得到较精确的数值结果.本文提出一种基于最小二乘的线性源特征线方法,并通过计算压水堆栅元及C5G7基准题等算例,对该方法进行了分析.数值结果表明,基于最小二乘的线性源特...     

钴靶组件流致振动试验研究

采用数值分析与试验研究相结合的方法,通过模拟反应堆内真实边界与流速,获得了钴靶组件的振动频率、振型等振动特性参数以及0.75～2 kg/s不同冷却剂流速下的响应试验数据;利用综合数值计算与试验测试结果对结构进行了疲劳评价。分析结果表明,靶件在0.75～2 kg/s流速下的各种响应有效值较小,可满足10 a寿命期限。     

多重积分数值方法研究

对多重积分数值计算的研究现状(包括理论、算法、程序)进行了综合评述,通过大量例子的数值计算对他们作了比较和讨论。提出了一种处理奇异被积函数积分的数值方法,成功地计算了其它方法不能计算的奇异积分。此外还介绍了在微机上移植、修改、建立的7个不同方法的计算多重积分的程序。     

多重积分数值方法研究

对多重积分数值计算的研究现状(包括理论、算法、程序)进行了综合评述,通过大量例子的数值计算对他们作了比较和讨论。提出了一种处理奇异被积函数积分的数值方法,成功地计算了其它方法不能计算的奇异积分。此外还介绍了在微机上移植、修改、建立的7个不同方法的计算多重积分的程序。     

奇异问题中奇异积分的数值方法(英文)

在许多实际问题中,需要数值计算奇异积分数值求解奇异微分方程的初、边值问题及奇异积分方程。提出的数值方法,处理了一些具有奇异被积函数的特殊函数,等离子体色散函数,第一类椭圆积分等。文中还导出了利用普通求积法计算各种奇异类型被积函数的求积公式,改善了用普通求积法计算不收敛或计算结果差的状况,特别是对多重积分计算更为显著。     

奇异问题中奇异积分的数值方法

在许多实际问题中,需要数值计算奇异积分数值求解奇异微分方程的初、边值问题及奇异积分方程。提出的数值方法,处理了一些具有奇异被积函数的特殊函数,等离子体色散函数,第一类椭圆积分等。文中还导出了利用普通求积法计算各种奇异类型被积函数的求积公式,改善了用普通求积法计算不收敛或计算结果差的状况,特别是对多重积分计算更为显著。     

三维六角形节块多群中子扩散程序NDHEX

本文介绍用DIF3D (NOD)求解二、三维六角形几何系统下中子扩散方程的理论模型及数值计算方法。六角形节块内的中子通量密度分布采用高次多项式近似表示,最后导出通量矩方程及偏流的响应矩阵方程。应用粗网再平衡和渐近源外推方法加速收敛。参考此方法编制了计算程序NDHEX,并对一些六角形基准问题进行了计算。结果表明:NDHEX的计算结果与DIF3D(NOD)的计算结果符合很好;与差分程序相比,具有更高的精度与计算效率。它可用于快堆计算。