带附加流的多组分矩形级联的稳态算法

提供一种带附加流的多组分矩形级联的稳态算法,该算法基于对级联主方程的准线性化,通过对级联分离因子逐渐逼近来加速收敛过程。数值计算表明,由稳态法和瞬态法得到的计算结果吻合完好,但稳态法相对于瞬态法能大为缩短计算时间,适合于计算带附加流的矩形级联或其它诸如阶梯形级联等更为复杂的级联。     

基于不动点理论的核热耦合计算收敛特性研究

对于一些具有强烈核热耦合行为的新型反应堆(如超临界水堆),一般的迭代方法不再适用。本文基于不动点理论提出核反应堆核热耦合计算的数学模型,结合超临界水堆的计算实例,对核热耦合计算的迭代方法进行收敛性分析,总结出核热耦合计算的收敛判定方法,通过该方法可实时得到迭代的收敛情况,同时提出了自适应松弛因子及其算法,并编写了实现该算法的程序。     

定态中子输运方程本征值计算方法研究

散射源项各向异性展开阶数较大或者离散纵标方法的角度离散方向较多时,中子输运方程本征值的计算迭代容易失败。为了克服该问题,本文通过数学上的推导,构造了中子输运方程α本征值迭代求解的一种新方法,数值算例表明该方法提高了收敛速度,不收敛的问题也得到明显改善。对keff本征值的计算进行改进,改进后的方法不依赖迭代初值,数值算例表明改进方法的计算结果较好。     

结合多群耦合GMRES的Wielandt迭代用于加速矩阵MOC收敛

矩阵特征线方法(MOC)通过构造并求解线性方程组,代替传统MOC方法中的反复特征线扫描。幂迭代法求解keff的收敛速度严重依赖于占优比,实际的较大规模的堆芯占优比接近于1,收敛很慢。本研究结合多群耦合GMRES算法直接求解多群问题,采用Wielandt迭代加速矩阵MOC临界问题的求解。对多个基准题的数值结果表明,与幂迭代法相比,结合多群耦合GMRES的Wielandt迭代具有良好的计算精度和更高的计算效率。     

基于非均匀变分节块法的pin-by-pin计算加速算法研究

计算效率是制约pin-by-pin计算工程应用的主要因素之一。本文利用三维扩散的非均匀变分节块法的非均匀节块的描述能力,在不改变原问题栅元均匀化材料分布的前提下,将传统pin-by-pin计算中使用的均匀材料细网剖分方式替代为非均匀材料粗网剖分方式（粗网加速方法）,既能保证pin-by-pin的计算分辨率,又能显著降低红 黑迭代所需的浮点数操作数目,减小内迭代的计算代价。针对外迭代,运用广义矩阵分离加速（GPM）算法和粗网有限差分（CMFD）算法提高源迭代的收敛速度,降低计算时间。数值结果表明,提出的加速算法能在保证计算精度的前提下,有效提高pin-by-pin计算的效率。     

基于非均匀变分节块法的pin-by-pin计算加速算法研究

计算效率是制约pin-by-pin计算工程应用的主要因素之一。本文利用三维扩散的非均匀变分节块法的非均匀节块的描述能力,在不改变原问题栅元均匀化材料分布的前提下,将传统pin-by-pin计算中使用的均匀材料细网剖分方式替代为非均匀材料粗网剖分方式(粗网加速方法),既能保证pin-by-pin的计算分辨率,又能显著降低红-黑迭代所需的浮点数操作数目,减小内迭代的计算代价。针对外迭代,运用广义矩阵分离加速(GPM)算法和粗网有限差分(CMFD)算法提高源迭代的收敛速度,降低计算时间。数值结果表明,提出的加速算法能在保证计算精度的前提下,有效提高pin-by-pin计算的效率。     

清洗级联分离同位素的过程中沉积物物质分布的计算方法

在级联分离同位素的过程中,某些分离工质会在级联内发生化学反应,持续产生少量的固体物质沉积在分离设备内.随着沉积物的增加,将逐步影响分离设备的分离性能,进而影响级联的生产运行,因此需要定期对沉积物进行清理.本文针对清理过程,提出一种数值计算方法,用于级联内不同气态物质分布规律的计算.该算法在单机清理参数已知的前提下,以级...     

一种数值稳定的S_N粗网再平衡加速方法

在用离散座标法解屏蔽问题时,一个很重要的问题是如何加速内迭代收敛。采用整区平衡加速法是低效的,而目前流行的一般粗网再平衡加速法会导致数值不稳定。本文导出了另一种粗网再平衡加速法——区域相关加速法,并从理论和实践上证明它是一种既高效又数值稳定的加速方法。最后计算了一个实例,结果表明,该方法的一次外迭代所化的计算时间只是整区加速法的1/20。     

多区域耦合PGMRES算法用于加速区域分解并行矩阵MOC方法

研究了空间区域分解并行矩阵特征线方法(MOC)及相应的多区域耦合并行广义极小残差法(PGMRES)加速算法。该算法基于PETSc并行数值库,直接耦合求解内边界角通量,可大幅提高收敛效率。数值验证结果表明,多区域耦合PGMRES算法具有较高的计算精度和良好的加速效果。     

多重网格扩散综合加速的三维离散纵标中子输运程序SN3C

为提高已开发三维中子输运数值计算程序SN3C的效率,本文采用一致的扩散综合加速方法加速源迭代,并用Chebyshev加速方法提高幂迭代的收敛速度.针对扩散综合加速方法中求解扩散方程的特点,发展了基于完全多重网格方法的求解技术,数值试验的结果显示,SN3C的计算结果与Monte Carlo方法以及EVENT的计算结果符合很好;并且,对于中小规模的问题,完全多重网格方法的效率可与具有最优松弛因子的块超松弛方法相比;对于较大规模的问题,完全多重网格方法的性能更好.     

富集中间组分同位素的级联—— “T”级联

除了常规矩形级联和阶梯级联等模型外,还有一些其他的级联模型,使用这些特殊级联可以达到特殊分离目的。本文提出一种用于中间组分同位素分离的特殊级联“T”级联。该级联模型可以通过一点供料三点取料的模式,直接提取中间组分同位素。以氙同位素为例,进行理论计算,“T”级联可以一遍分离直接获取丰度90%以上的¹³¹Xe同位素,略高于双级联分离能力。结果表明,“T”级联适合进行中间组分同位素的一遍提取分离。     

存在损耗的多组分级联的改进模型

本工作建立了损耗同时存在于级联各级供料流、精料流与贫料流中的多组分级联的数学模型,提出了求解该类级联方程的数值方法。各级组分分流比不变的多组分级联称为准理想级联,得到了计算存在损耗的准理想级联中相对产品流、相对贫料流、级联中总物质流量以及产品流和贫料流中组分丰度的解析表达式。     

用于多组分分离的中间取料矩形级联的优化设计

多组分同位素混合物的某一中间组分通常在分离级联的中间某级达到峰值,但一般的级联均采用从级联组两端取出产品和废料的工艺。为得到丰度较高的中间组分产品,最好在级联中间取料。本工作研究矩形级联中使用中间取料方式以提高级联分离的中间组分丰度。通过数值模拟计算和数值优化,研究了级联两端取料量和级联供取料位置等参数对中间取料中目标组分丰度的影响。采用单参数分析,估计了级联各参数的取值范围以及它们对目标组分丰度的影响。通过优化计算,在供料丰度和流量不变、产品流量不变的情况下,得到了可以生产更高丰度中间组分产品的级联。     

多组分同位素分离中不同级联的比较研究

多组分同位素分离中,对于给定的分离任务,存在多种不同类型的分离级联。级联总流量是级联优化设计的重要性能指标。通过引入虚拟组分,采用数值计算的方法,研究了匹配丰度比级联、匹配X级联以及准理想级联这3类级联的优化,比较分析了完成相同分离任务时这些级联的分离性能。研究结果表明:在绝大多数情况下,准理想级联及匹配丰度比级联分离效果较好,准理想级联较匹配丰度比级联略优,匹配X级联分离效果较差。因此,在级联类型选择上,应优先采用准理想级联。     

高温气冷堆堆芯流场高效全局求解方法研究

高温气冷堆堆芯流场计算是高温气冷堆系统分析模拟的重要部分。原堆芯流场计算程序在采用分块迭代方法计算耦合流场时,部分工况收敛速度慢、耗时长,甚至出现不收敛问题。基于此,本文分析了分块迭代方法的收敛性,从全局求解的思路出发,并根据堆芯流场模型的特点使用直接求解法,开发了一套用于计算高温气冷堆堆芯流场的高效全局求解方法。与分块迭代方法相比,全局求解方法的收敛性和计算效率均得到很大提高。     

三种模型级联的比较

模型级联在多组分同位素分离的级联理论研究中有着重要的地位。本文介绍了级联研究中三种常用的模型级联,即Q级联、准理想级联和相对丰度匹配级联,包括模型的背景和意义、基本性质、实际应用等。通过对比三种模型中一些关键参数的解析表达式以及分离特性,说明了三者具有很大的相似性和内在联系。对比结果表明,相对丰度匹配级联是准理想级联的一种特例,而Q级联虽是一连续流量级联,但类似于准理想级联,其各组分分流比近似为常数,且二者的分离特性均以相似的规律取决于一虚拟组分分子量M*,二者也可视为同一类级联形式。     

以氟利昂-11为介质离心分离碳和氯同位素

为同时获得高丰度的碳-12和氯-35同位素,以氟利昂-11(CCl_3F)作为分离介质,采用气体离心法分离同位素。使用国产离心机开展碳和氯同位素的单机分离,采用质谱法分析分离性能。通过对生产高丰度碳-12和氯-35同位素的级联理论计算表明,使用总级数为24级、供料级为第3级的取料端有回流的矩形级联可以同时获得丰度大于99%的碳-12和氯-35同位素。实验结果和级联计算为高丰度碳-12和氯-35同位素的制备提供依据,该方法理论上也可用于高丰度碳-13和氯-37同位素的制备。     

On the stochastic theory of point defect diffusion during irradiation: Cascade size and shape effects

Collison cascade size and shape effects on point defect diffusion during irradiation are studied in this paper. In contrast to the point cascade model of the cascade-diffusion theory of Mansur et al., where cascades are mathematically modeled as δ-functions, we represent cascades as spheres and spherical shells. The dimensions of the vacancy cascade sphere, or the interstitial cascade shell correspond to the energy of the PKA. Subcascades are also studied at high PKA energies. It is shown that the δ-function representation of collision cascades overestimates the RMS value of the magnitude of point defect fluctuation by a factor of 2–5, for large size cascades typical of fusion reactor conditions.     

离心法生产131Xe同位素技术研究

为利用离心分离方法将¹³¹Xe同位素丰度浓缩到90%以上,本研究采用多组分矩形级联算法进行级联计算,分析中间组分的分离特性,研究级联长度、供料位置、级联分流比等参数对分离效果的影响。对分离¹³¹Xe同位素的矩形级联分离方案进行优化,制定生产丰度为90%以上的¹³¹Xe运行方案,通过解决¹³¹Xe同位素分离过程中的级联工况调整与稳定、中间组分浓缩等关键技术,最终经8遍分离获得丰度为93.786%的公斤级¹³¹Xe产品,证明级联生产高丰度¹³¹Xe产品的可行性。