三维特征线方法中的线性源近似

提出了一种在网格内部采用线性源分布的特征线方法,并且编写了线性源特征线方法程序TCM_L.数值计算结果表明,线性源特征线方法的计算精度高于平源特征线方法和简化线性特征线格式SLC;使用大网格计算的线性源特征线方法在保证计算精度的同时可以节省大量的存储空间和计算时间.     

一维特征线法中子输运程序开发及验证

为探讨两维/一维综合法堆芯分析方法,本文基于特征线法研制了一维中子输运程序--PEACH-1D.不同于通常的平源近似特征线方法,PEACH-1D可对子区的中子源项作线性近似;程序运用指数函数插值表和渐近源外推技术来加速计算过程.相关数值结果表明,PEACH-1D具有很高的计算精度和效率,线性源近似的特征线法具备处理较粗网格的能力,值得推广.     

粗网节块法中非全反射边界条件下节块等效均匀化参数的计算

现有组件均匀化方法在组件能谱差异显著、堆芯非均匀性强烈的情况下应用效果不佳,本文提出采用Colorset均匀化方法来代替目前使用的单组件全反射边界均匀化方法,并阐述了非全反射边界条件下粗网格等效均匀化参数的计算原理、计算方法以及在C5G7-MOX 二维问题上的应用结果.     

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.     

改进现行轻水堆组件均匀化方法的必要性

准确获得堆内各种类型组件的均匀化参数是采用现代轻水堆堆芯分析方法进行核设计和燃料管理计算的基础,以 UO2 和 MOX燃料混合装载的 C5G7-MOX基准题的研究为例,指出对由 K.Koebke 和K.S.Smith 等人莫基、在目前商用轻水堆堆芯设计中广泛应用的等效均匀化理论加以改进是必要的,并指出采用多群模型和设法采用组件当地边界条件来产生用于空间均匀化的组件空间能谱分布是改进现行组件均匀化方法应采取的措施.     

基于OpenMP的中子输运方程特征线法并行计算研究

特征线法是目前求解反应堆中子输运方程的主要计算方法之一。本文开发了基于OpenMP的中子输运方程特征线法并行计算程序,以提高特征线法的计算效率。OpenMP是共享存储体系结构上的一个并行编程模型,采用Fork-Join并行执行方式,适合于SMP共享内存多处理系统和多核处理器体系结构。通过相关基准题测试验证,表明所开发的程序在有效增殖因数以及相对中子通量(归一化栅元功率)分布等参数上都能取得良好的精度,且使用OpenMP能取得良好的加速效果,使计算时间显著减少。     

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...     

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。     

基于特征线方法的三维中子输运程序(Ⅱ)——数值验证

介绍了开发的三维中子输运特征线方法程序TCM,使用数值实例对TCM的准确性进行了验证,同时比较了不同插值阶数、离散角度数目和网格大小对计算结果的影响。结果表明,三维特征线方法程序TCM能够求解任意几何形状及反射边界条件的中子输运问题,计算结果具有较高的精度。     

基于AutoCAD二次开发实现中子输运方程特征线法求解

在先进反应堆的组件设计计算中,特征线方法(MOC)是沿生成的特征线求解中子输运方程,理论上不受几何形状的限制,但需对组件进行几何描述和射线追踪等预处理,现有的MOC程序在几何预处理上实际还存在很多限制.为彻底消除特征线方法在几何方面的限制,借助AutoCAD二次开发功能来实现MOC方法的几何预处理.在此基础上开发了MOC程序AutoMOC,对各种问题的计算表明,程序不仅在几何处理上具有很高的灵活性,同时,其计算结果与MCNP等现有程序计算结果符合良好.     

Reduction of the Spatial Discretization Error in the Method of Characteristics using the Diamond-difference Scheme

In this paper, the diamond-difference (DD) scheme, which is commonly used in discrete-ordinate codes, is applied to the method of characteristics (MOC) to reduce the spatial discretization error of the flat flux approximation. Smaller spatial discretization error allows coarser background mesh division, which leads to smaller computational burden. Some theoretical considerations on the DD scheme are discussed to clarify the strength of this method. An absorption cross section weighted DD scheme (AWDD), which utilizes macroscopic absorption cross section to set the weight, is also discussed. The DD and AWDD schemes are implemented to AEGIS, which is a lattice physics code based on MOC. Then the AEGIS code is applied to two different benchmark problems whose spatial discretization errors are large. The calculation results indicate that from the viewpoint of spatial discretization error, the AWDD scheme is superior to the conventional MOC in which the step characteristics approximation is commonly used. Since incorporation of the AWDD scheme to current MOC codes is very simple, it will be a good candidate of spatial discretization method for MOC codes.     

Application of the multigrid amplitude function method for time-dependent MOC based on the linear source approximation

ABSTRACT

An efficient numerical scheme for time-dependent MOC calculations is proposed. In the present scheme, one of the most successful factorization method, the multigrid amplitude function (MAF) method, is employed to achieve faster computation with the minimum degradation for the temporal integration of the scalar flux. In addition, the MAF method is re-derived based on the linear source approximation, which is not applied for time-dependent MOC calculations in the past studies as far as the authors’ knowledge, to reduce the spatial discretization error with the coarser flux region separation. The accuracy and computational time of the present scheme are evaluated through the calculation of the TWIGL and the C5G7-TD 2D benchmark problems. The present calculation results show that the present scheme is 6.2 times faster than the conventional method while achieving the same accuracy in the C5G7-TD benchmark problem.     

SN2D程序在C5G7基准例题上的验证与分析

C5G7基准例题因其具有强烈非均匀性、组件能谱差异大等特点,常用来检验软件计算有效性。在对栅元进行不同的几何等效和对原有的栅元等效均匀化方法进行改进的情况下,采用二维离散纵标法输运计算程序SN2D对C5G7基准例题进行了分析计算,给出了各种计算条件下k_eff和功率分布的计算误差。结果表明,SN2D程序可应用于C5G7基准例题的求解。计算结果可为求解类似问题时计算程序及条件的选择提供直接参考。     

一步法输运计算程序KuaFu开发与验证

为了拓展一步法输运计算方法在结构复杂先进反应堆中的应用,基于构建实体几何理论及二维/一维耦合方法,采用C++、Python混合编程开发了一步法输运计算程序KuaFu,并应用粗网有限差分方法(CMFD)、大规模并行技术对二维/一维耦合方法进行加速。通过C5G7基准题对几何建模的可视化功能、并行功能及计算精度进行评估,获得计算结果与蒙特卡罗程序(MCNP)的相对误差。计算结果表明,程序具有较好的可视化功能和用户友好性;KuaFu程序与MCNP参考解符合较好,计算精度良好。     

超级等效方法研究

在广义等效理论(GET)和超级均匀化方法(SPH)的基础上,提出同时满足反应率、界面流和组件特征值守恒,且不显式使用等效因子的超级等效方法(SPE)。在蒙特卡罗组件均匀化中应用SPE,将该方法植入蒙特卡罗组件均匀化程序MCMC,并通过C5G7基准题进行验证。验证分析表明:SPE等效均匀化群常数堆芯计算精度更高,适应性更广。     

采用边界流响应矩阵的组件等效计算方法研究

由于反应堆堆芯存在大量重复结构,本文研究采用边界流响应矩阵的组件等效方法处理这些复杂结构。为使组件表面入射流J⁺与表面出射流J^-的耦合关系为线性关系,将组件的裂变截面除以堆芯的k_eff,将堆芯物理计算的本征值问题转化为一固定源问题,这样只需得到J⁺与J^-之间的线性耦合系数即可确定二者的耦合关系。然后通过在全堆芯范围内进行迭代,求出堆芯的k_eff及各组件的表面流,进而得到堆芯各处的通量分布形状。采用二维S_N程序SN2D,对C5G7基准题的等效误差进行计算分析。结果表明：在不进行能群和角度归并的情况下,采用该方法可得到较为精确的k_eff及组件功率,但栅元功率分布仍存在一定误差,需在进一步研究中加以解决。     

一种栅元等效均匀化计算的改进方法及其验证

传统的栅元等效均匀化计算方法一般采用体积-通量权重法,保证了在反射边界条件下各群通量和反应率的守恒,但该方法在边界入射流较强时有一定误差。本文提出了一种改进的等效均匀化方法,该方法以栅元边界入射流与出射流之间的响应等效作为理论基础,认为不需要保证等效前后的平均通量守恒,而应保证入射流与出射流以及各群反应率之间的响应关系守恒。和原有均匀化方法相比,改进方法几乎不增加任何计算量。对带反射层的平板问题及C5G7MOX基准例题分别进行测试计算,结果表明,改进的栅元等效均匀化方法对特征值和棒功率分布的计算精度有明显的改善作用。     

基于最佳一致逼近多项式的燃耗计算方法研究

本文研究了一种基于最佳一致逼近多项式（MMPA）的燃耗计算方法求解燃耗方程。相比于切比雪夫有理近似方法（CRAM）和围道积分有理近似方法（QRAM）,MMPA方法只需一次矩阵求逆计算即可求解燃耗方程,且所有计算都是实数运算,具有数值稳定性好、求解效率高等优点。进一步研制了基于MMPA方法的点燃耗程序AMAC,并耦合蒙特卡罗输运程序OpenMC,采用衰变例题、固定辐照例题、OECD/NEA压水堆栅元燃耗基准题和沸水堆组件燃耗基准题进行验证,程序计算结果与实验值及各参考值吻合良好,初步验证了MMPA方法在理论和数值上的正确性和有效性。