共振自屏计算的子群法与共振干涉效应研究

对以子群法与特征线法相结合的中子共振自屏计算方法进行了研究,编制了共振计算程序(SGMOC);程序采用WIMSD格式的多群数据库。数值验证表明,SGMOC的计算结果与MCNP程序计算结果吻合良好,具有较高的计算精度与几何通用性。以SGMOC为基础,对子群法共振干涉效应修正计算的两种方法进行了研究分析。条件概率法对UO2燃料栅元无限增殖系数(kinf)计算的修正约为0.0003～0.0018;借助NJOY程序的方法对UO2燃料栅元kinf计算的修正约为0.0002～0.0013。     

子群法与特征线法结合的中子共振计算

传统的中子共振自屏计算方法采用了有理近似,局限于处理简单的共振模型,在处理复杂燃料栅元/组件时会引入较大误差。为提高复杂情况下共振计算的精度,将子群法共振模型与特征线方法结合,推导了子群法-特征线法方程。基于WIMSD格式的69群数据库,编制了可用于任意二维几何中子共振计算的SGMOC程序。通过数值验证表明,该程序计算结果与MCNP程序计算结果吻合良好,具有较高的计算精度与几何通用性。     

复杂几何燃料组件的共振自屏计算

共振参数计算是反应堆堆芯设计计算中的重要内容,传统的共振计算模型只适应于简单几何计算。本工作应用A.Hebert提出的子群共振自屏计算模型研制了复杂几何燃料组件的共振自屏计算程序。该程序能处理含有两种共振核素的复杂几何下的共振自屏。对一系列问题的数值校验计算表明,该模型在低富集度时具有较好的计算精度。     

复杂燃料成分的多核素共振干涉计算方法研究

共振干涉现象广泛存在于反应堆系统中,是影响共振计算精度的重要因素之一。当前提出的干涉因子方法,其计算效率难以适用于燃耗过程中的复杂燃料成分。基于改进的伪核素理论与超细群慢化方程求解程序,提出了一种针对实际压水堆燃耗过程的快速共振干涉计算方法。对于燃耗过程中的复杂燃料成分,在均匀问题和压水堆栅元几何下进行了共振自屏分析。结果表明,该方法的计算精度与严格的超细群计算及蒙特卡罗方法相当,效率上优于干涉因子方法,适用于压水堆燃耗过程中的快速共振计算。     

DRAGON程序在压水堆燃料栅元计算中的研究

在压水堆核设计中，不同的输运计算方法、共振自屏计算方法和多群截面库会对最终的反应性精度造成较大的影响，所以需要针对不同的组合方式进行研究，从而得到精度最高的组合。因此，本文以压水堆常见的燃料栅元为研究对象，利用DRAGON程序中自带的不同输运计算方法（界面流/碰撞概率方法）、共振自屏计算方法（等价理论/子群方法）和多群截面库（DRAG-281/WIMS-D281）进行计算，并将结果与蒙卡程序进行对比。通过一系列压水堆算例进行测试，结果发现碰撞概率方法、子群方法和DRAG-281库在压水堆燃料栅元计算中精度较高，而界面流方法、等价理论与WIMS-D 281库匹配性较好，整体精度较高。     

核燃料溶解器临界计算对截面的要求

用群截面对燃料溶解过程中出现的栅格、燃料双重不均匀和溶液３种系统作临界计算时，需要考虑中子的共振自屏效应。标准自屏公式或经过丹可夫因子修正的自屏公式不适用于燃料双重不均匀系统。ＯＥＣＤ／ＮＥＡ临界工作小组的结果表明，必须用碰撞概率（ＰＩＣ）方法，子群方法或精细慢化方法修正才能得到共振自屏效应的准确结果。用点截面作临界计算时，不会观察到自屏效应，可以准确进行包括燃料双重不均匀系统在内的临界计算。     

基于等价理论的压水堆包壳材料共振计算方法研究

共振自屏效应的处理是影响压水堆组件程序反应性精度的主要因素之一,压水堆锆包壳材料同样具有共振自屏效应,忽略其影响会对反应性造成100～300 pcm(1 pcm=10^-5)的偏差。目前,主要通过提供经验上的参考稀释截面与包壳等价理论处理包壳材料的共振自屏效应,但并未对其适用性及精度进行完整的分析。因此,本文采用DRAGON程序,通过一系列压水堆算例对这2种方法进行测试,确定包壳共振自屏效应的主要影响因素以及这2种方法的适用性。结果表明,包壳材料的共振自屏效应仅仅与包壳区的原子核密度、厚度、慢化区的水铀比有关,并且参考稀释截面方法可以满足大部分典型压水堆系统的计算精度,但是对于包壳区尺寸、原子核密度、慢化区水铀比变化较大的系统计算精度较差,而包壳等价理论计算精度和普适性强,可用于不同类型压水堆系统包壳材料的共振自屏计算。     

精确处理共振干涉效应的子群参数制作方法

传统子群参数制作方法在单共振核素的条件下计算子群参数。然而,该方法中的单共振核素假设与燃料成分中多种核素并存的情况不相符,不能精确处理多核素之间的共振干涉效应。针对此问题,提出了一种新的子群参数制作方法,使用多核素等效截面制作共振积分表,在子群参数制作过程中考虑共振干涉效应。计算结果表明,在不改变子群计算方法的情况下,新的子群参数可更精确地处理共振干涉效应。     

基于NECP-X的全局-局部耦合共振自屏计算方法研究

为应对高保真共振自屏计算所遇到的挑战,提出了全局-局部耦合共振自屏计算方法。将所有共振自屏效应及相关效应分为全局的效应和局部的效应2类,其中全局的效应较弱或者与能量无关,而局部的效应较为强烈。因此将共振自屏计算分为全局计算、耦合计算和局部计算3个步骤:全局计算建立粗糙模型,采用中子流方法计算丹可夫修正因子,处理全局的效应;耦合计算根据丹可夫修正因子守恒将待求解问题中的燃料棒等效成一维模型;局部计算采用较为精确的共振伪核素子群方法,处理局部的效应。基于NECP-X实现了该方法,数值结果表明,该方法在效率方面比传统方法提高至少一个量级,无限介质增殖因数的计算精度也提高了100~300 pcm。     

燃料棒边缘效应下的子群共振计算方法研究

共振伪核素子群方法可用于处理燃料棒内部空间相关的共振干涉效应,然而该方法只能计算径向均匀核子密度的燃料棒问题,无法处理因边缘效应造成的径向核子密度非均匀分布的问题。针对此问题,基于改进的伪核素理论,提出了一种新的伪核素方法。计算结果表明,该方法解决了原始共振伪核素子群方法无法处理的边缘效应问题,相比于Bondarenko迭代法和干涉因子法,具有更高的精度。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

Problem of the iodine method of purification of zirconium

A method is proposed for the determination of the equilibrium constantsk and k' for the reactions Zr+2I₂–ZrI₄=0 and 2I–I₂=0, which is based on the measurement of the amount of iodine or zirconium liberated in the decomposition of zirconium tetraiodide on a heated surface in the process of establishing equilibrium. The decomposition of the tetraiodide was carried out at 900–1600C on a tungsten filament. The temperature distribution between filament and vessel walls was neglected.The dependence of the sum of atomic and molecular iodine pressures on zirconium tetraiodide pressure was determined at 1430C, and on temperature for 50 mm Hg. The values of kk'² 35 (mm Hg)³ at 1430C and k0.07 mm Hg at 400C, found from the results, differ substantially from known thermodynamic data, but give good agreement between the authors' formula [1] and experimental results on the iodide process of zirconium purification.