数字化反应堆高保真中子学程序SHARK研发

SHARK程序是由中国核动力研究设计院新近研发的基于全堆芯确定论非均匀输运理论体系的数字化反应堆软件。该软件从多群数据库的截面与共振数据出发,采用改进子群方法刻画有效共振截面的复杂非均匀效应,采用二维/一维或准三维特征线方法开展堆芯层面非均匀输运计算。目前该程序的定态微观问题计算能力已建立完毕。数值结果显示,SHARK程序对于商用压水堆相关基准问题具有良好的计算精度和效率。     

数字化反应堆技术在设计阶段的应用研究

为了解决核反应堆设计效率低、资源集成度不高、创新能力受限等问题，提出了数字化反应堆技术研发的实施构想。通过对数字化反应堆技术在核反应堆研发设计阶段的应用研究情况，发现搭建灵活可扩展的数字化基础平台框架、建立基于系统工程的三维协同设计体系以及基于知识工程的大数据管理是数字化反应堆技术应用在反应堆工程设计阶段的重要研究内容。      

蒙特卡罗方法在中子时空动力学问题中的应用

对现有用于解决核反应堆时空动力学问题的基于输运理论的各种方法与计算机程序系统进行了分析.综合考虑了确定论方法和蒙特卡罗方法求解输运问题的优缺点,提出一种以蒙特卡罗方法为基础的直接模拟方法.该方法通过直接模拟堆芯内中子和先驱核的动态行为来实现对瞬态问题的求解,取消了现有方法的各种近似,具有普适通用性.为了验证该方法的有效性,在一定近似处理的前提下,开发出了相应的程序,并计算了相关的问题.结果表明,该方法用于计算各种核反应堆动力学问题是可行的.     

NESTOR软件包工程应用适用性强化设计

针对应用于"华龙一号"等三代核电机组的核电设计与分析软件包NESTOR,从软件体系架构、研发流程、计算模型3个方面开展工程应用适用性强化设计。实践证明,NESTOR软件包工程应用适用性强化设计能够减小软件研发与工程应用需求的偏离,提高工程设计与分析软件研发的首发成功率。     

用于堆芯换料方案优化的区间限界算法的改进及验证

区间限界算法是一种性能较好的堆芯换料方案优化方法.为进一步提高该算法的性能,本文在原算法基础上添加“精英策略”,数值结果表明,算法的收敛速度和优化解的质量都得到了提高.为了处理多模态换料方案优化问题,又为算法添加了多区间模型,数值结果表明,在不增加计算量的前提下算法具备了多模态优化能力.使用了这2种改进方法后,区间限界算法的工程实用性得到进一步增强.     

基于数字化反应堆物理计算程序SHARK的一步法输运计算方法研究

为建立基于数字化反应堆技术的新一代反应堆物理计算方法，实现数字化反应堆高保真建模、高分辨率高精度计算，基于数字化反应堆物理计算程序SHARK，开展了一步法输运计算方法研究，建立并比较了二维/一维方法及准三维特征线输运方法；基于空间区域分解及粗网有限差分(CMFD)的大规模并行加速技术，实现了棒状堆芯及板状堆芯的全堆规模一步法输运计算。数值结果与蒙特卡罗程序基准解相比，特征值偏差小于100pcm(1pcm=10^-5)，最大棒功率、板功率偏差小于3%，验证了SHARK程序一步法输运计算方法具有良好计算精度，能够适用于棒状、板状堆芯等多应用场景。     

深度学习方法求解中子输运方程的微分变阶理论

中子输运方程是核反应堆物理分析计算的基本方程，针对深度学习技术求解输运方程因定积分项带来的困难，本文提出了微分变阶理论：将输运方程定积分项变换为对应的原函数，其他部分的角通量密度项表示为原函数高阶微分形式，从而将具有微积分形式的输运方程转换为纯粹的高阶微分方程；给出了变换后的原函数定解约束条件，以及对应的边界条件形式；构造了由原函数方程、边界条件、原函数定解、特征值约束共同形成的加权损失函数，利用深度学习使得神经网络逼近原函数；通过将原函数求导进行微分降阶，最终得到原输运方程角通量密度的数值解。针对多个平板、球几何例题进行了数值验证，获得了具有连续性特点的计算结果，证明了本文理论及相关方法的正确性，从而为中子输运方程的数值求解方法探索新的技术途径。