用于pin-by-pin输运计算的SP_3解析基函数展开节块方法研究

基于三阶简化球谐函数(SP_3)方法,分别采用3种不同的偏流表达形式,开发了SP_3解析基函数展开节块程序。利用基准例题对程序进行了数值检验,并对3种偏流表达形式的计算精度进行了对比分析。数值结果表明:SP_3解析基函数展开节块方法应用于pin-by-pin输运计算时,能获得较高的棒功率计算精度;3种偏流表达形式中,Marshak偏流表达形式计算精度最高,另外两种偏流表达形式计算精度稍差,但更利于程序算法简化及并行算法设计。     

解析基函数展开方法求解二维三角形几何中子扩散方程

提出了一种在二维三角形几何内数值求解中子扩散方程的节块方法.节块内的各群通量分布用解析基函数近似展开,节块之间采用面偏流零次矩和一次矩进行耦合;给出了三角形几何下的节块扫描方案;采用响应矩阵技术进行迭代求解,开发了二维三角形组件中子扩散计算程序ABFEM-T.通过基准问题的校验计算,表明该方法能准确地给出有效增值系数及节块功率分布,可用于复杂的非结构几何区域的中子扩散问题的求解.     

注量展开节块法求解三维六角形几何中子扩散方程

提出了一种在三维六角形几何节块内数值求解中子扩散方程的节块法该方法把节块内各群中子注量分布用解析基函数近似展开为了改善节块耦合关系．提出了,一种新的节块边界条件：面平均偏流零次矩和一次矩同时保持连续。此外．将响应矩阵技术应用于迭代求解过程,使得该方法具有较高的计算效率基于本文提出的模型,发展了三维六角形组件中子扩散计算程序FEMHEX。通过对二维、三维VVER基准问题校验计算表明,该方法能高效．准确的给出有效增殖系数以及节块功率分布。     

三维三棱柱多群中子扩散方程的解析基函数展开方法

提出了一种在三维三棱柱几何内不计算横向积分而直接求解中子扩散方程的节块方法。节块内的各群中子注量率分布用一组完全满足中子扩散方程的解析基函数近似展开,节块之间采用面偏流零次矩和一次矩进行耦合。用坐标变换对模型进行了简化,同时给出了三角形几何下的节块扫描方案,采用响应矩阵技术进行迭代求解。本文开发了三维三角形组件中子扩散计算程序ABFEM-3T。通过基准问题的校验计算,表明该方法能准确地给出有效增值系数及节块功率分布,可求解复杂的非结构几何区域的中子扩散问题。     

解析函数展开节块法的数值稳定性分析

解析函数展开节块法是求解六角形几何堆芯中子注量率的常用方法,其核心思想是利用严格满足中子扩散方程的解析基函数,直接把节块内的各群中子注量率近似展开。研究发现,此方法在求解一些特殊问题时,出现计算发散的情况。针对此类问题,提出了两种解决方法：截断近似方法和泰勒展开方法。通过对改造后的VVER440基准题验证表明：这两种方法在保证计算精度的基础上很好地解决了解析函数展开节块法的数值不稳定性问题。     

基于解析节块法的三维多群六角形几何功率重构研究

解析节块法是将六角形节块内的每群中子注量率利用解析基函数展开,求得展开系数后可直接对六角形节块进行精细功率重构.应用上述理论模型,为堆芯程序HANDF-E编制了精细功率重构模块.利用VVER440基准题和三维4群热堆问题对该模块进行验证,并与多群蒙特卡罗程序MCMG进行比较.计算结果表明,该方法具有较高的计算精度.     

基于EFEN-SP3方法的pin-by-pin中子动力学计算方法研究

为能直接给出安全分析所需的最热棒功率而不引入组件均匀化近似和精细功率重构近似,本文研究了基于栅元均匀化的pin-by-pin中子动力学计算方法。通过全隐式向后差分对多群时空中子动力学方程组的时间变量进行离散,采用指数函数展开节块-SP₃（EFEN-SP₃）方法求解含裂变介质的多群中子固定源方程组,通过高阶源展开技术消除了中子源分布与缓发中子先驱核分布形状不一致的问题。采用Ks因子、LW外推和粗网再平衡等加速技术提高计算效率。三维pin-by-pin中子动力学问题的数值结果表明：pin-by-pin中子动力学计算能直接给出单棒功率密度分布;高阶源展开技术可有效抑制计算偏差随时间步的累加效应;加速技术可将SP₃动力学计算的求解速度提高134.9倍。     

快堆三维六角形节块法输运计算研究

对快堆堆芯的三维六角形节块输运理论计算方法进行了研究。在NAS程序基础上,使用节块输运理论,开发了三维六角形节块法输运程序NAS-T。表面通量采用双球谐DP1近似或DP3近似展开,在节块内采用一维离散纵坐标（S_N）方法求解。并根据节块法的特点,在迭代计算时采用了响应矩阵方法,节块内的通量分布用二阶多项式表示,简化了节块内部计算过程,大幅节省了计算时间。对中国实验快堆和BN-600的k_eff进行了计算,结果符合良好。     

用于求解细网SP3中子输运方程的两节块方法的精度与效率分析

采用两节块方法求解细网3阶简化球谐函数（SP3）中子输运方程,该方法只对零阶角通量密度的拉普拉斯算子进行节块法处理,对应的零阶通量密度采用2阶展开,横向泄漏采用零阶近似;以此方法开发了适用于细网全堆输运计算的CORCA-PIN程序,该程序同时集成了细网有限差分方法。验证算例采用KAIST 3A基准问题及扩展三维问题。数值结果表明,采用栅元1×1划分的两节块法具有可接受的计算精度,而计算时间只有相同精度的细网有限差分方法的11%。因此,本文提出的两节块方法适用于细网SP3中子输运方程计算。      

非线性迭代半解析节块方法在压水堆燃料管理计算中的应用

利用半解析节块法的非线性迭代计算方法求解多维多群中子扩散方程。数值结果表明 ,这种非线性迭代半解析节块法具有较高的精度 ,并且在计算效率上比传统方法有很大的提高。将这种方法应用于SIMULATE E中 ,研制了压水堆燃料管理计算程序CSIM 3B ,对秦山核电厂第一循环进行了跟踪校核计算 ,取得了较好的计算结果     

三维多群六角形几何中子扩散程序开发

本文基于解析基函数展开方法求解中子扩散方程的原理,利用满足中子扩散方程的解析基函数,将节块内的各群中子注量率近似展开。为提高该方法的计算精度,节块间耦合条件采用面中子注量率和面中子净流连续。节块间耦合条件的选取需利用源迭代法来求解中子扩散方程。源迭代中的内迭代选用加速的高斯 塞德尔方法,外迭代采用Lyusternik-Wagner外推加速收敛技术。针对中子注量率收敛慢、有效增殖因数收敛快、内迭代方程组系数矩阵更新耗时的特点,采用一种新的加速方法--一次外迭代多次内迭代的方法。基于以上理论模型,发展了三维多群六角形几何中子扩散程序HANDF-D,对三维二群vver440基准题、高通量堆临界实验2、三维四群热堆问题、三维七群快堆问题计算的结果表明,该方法能准确快速地给出堆芯有效增殖因数和功率。     

考虑角点不连续因子的精细功率重构及验证

在采用调制法进行组件精细功率重构时,由于改进的格林函数节块法程序引入了组件不连续因子,导致重构时角点中子通量不连续,需引入角点不连续因子进行修正保证其连续性。文中利用改进格林函数节块法程序堆芯扩散计算的结果,采用高阶多项式展开的调制法来进行组件内的精细功率重构,探讨了角点不连续因子在精细功率重构中的重要作用。并通过秦山二期实际堆芯的两种工况对其进行了验证,与SIMULATE-3的计算结果对比表明:考虑角点不连续因子的精细功率重构具有较高的计算精度,能够满足工程计算的要求。     

AFEN method and its solutions of the hexagonal three-dimensional VVER-1000 benchmark problem

The unique features of the analytic function expansion nodal (AFEN) method in hexagonal-z geometry are described. The COREDAX code implementing the AFEN method is verified testing on the VVER-440 benchmark problem and a “simplified” VVER-1000 benchmark problem. The COREDAX code then applied to the original VVER-1000 benchmark problem exercise 2 (HZP case and HP case) provides very good results in comparison with those of other benchmark participants.     

基于对称性原理的二维六角形几何多群解析节块法

通过寻找二维亥姆霍兹方程解析试验解的方式来求解六角形几何多群中子扩散方程,并利用对称性原理和群论确定节块内的中子通量分布。和普通先进节块法不同的是求解过程不采用横向积分技术,节块之间同时采用偏流和偏流矩相耦合,且得到的解在节块内任意点上都满足扩散方程。对基准题的校核计算表明,组件最大功率误差均小于１％。     

离散节块输运方法在二维柱坐标系中的应用

讨论粗网离散节块法在二维柱坐标系内中子输运方程数值求解中的应用.给出方法的数学模型,在节块内中子通量采用二次近似,表面泄漏采用常数近似.根据所提出的理论模型,编制了考虑各向异性散射的二维节块输运程序DNSN/2D,并对一系列检验和基准问题作了计算.计算结果表明,与传统S_N方法相比,它具有很高的计算效率,在很粗的节块分割下具有非常高的精度.     

热中子分离模型节块法

利用两群中子扩散方程的解析解，导出快、热中子通量之间的关系，去掉快群与热群方程之间的耦合，将原来的解两群方程的问题，理论上严格地转化成解单独的快群方程问题。快群方程用格林函数节块法进行求解。依照上述理论，研制了三维节块法程序ＮＧＭＤ。对一系列轻水堆基准问题的验算表明，ＮＧＭＤ的计算精度与知名的格林函数节块法程序ＮＧＦＭ相当，而计算时间约是ＮＧＦＭ的１３。     

NECP软件包中NECL子群数据与任意几何共振模块研制

本文基于子群方法对NECP软件包开发了多群数据库模块和子群共振计算模块。采用本实验室开发的二维任意几何输运程序矩阵MOC作为子群共振模块的求解器。使用MCNP与子群程序计算一系列的共振基准题,并比较了两者所计算的无限增殖因数k_inf和²³⁵U与²³⁸U的微观截面。结果表明,子群程序对任意几何有良好的适应性和精度,可适用于二维任意几何的共振计算。