三维离散纵标程序在CAP1400核电厂堆内构件发热率计算中的应用

采用三维离散纵标(SN)方法程序TORT计算了CAP1400核电厂堆内构件发热率,并将计算结果与蒙特卡罗(MC)方法程序MCNP以及两维SN方法程序DORT计算结果进行比较。在针对反应堆模型进行屏蔽设计时,需求解固定源问题,应用西屋公司开发的SORCERY程序将pin by pin堆芯功率分布转换为三维源分布。由于CAP1400反应堆模型较大,固定源的制作会消耗大量的计算机硬件资源,同时也会超出SORCERY程序本身的计算规模限制,为此开发了外源制作辅助程序PSOR,使TORT程序适用于CAP1400等大规模工程问题的计算。     

三维离散纵标方法在RPV快中子注量率计算中的初步应用

离散纵标(又称SN)方法是反应堆压力容器快中子注量率计算中最常用的方法之一.计算机的飞速发展和三维离散纵标方法的不断完善,使得三维离散纵标法应用于工程设计成为可能.本文以某压水堆为研究对象,采用基于三维全堆芯中子学程序SCIENCE的计算结果,使用三维离散纵标方法程序计算了压力容器内表面快中子注量率三维分布,并分别与采...     

三维离散纵标方法在反应堆精细屏蔽计算中的应用研究

随着计算能力的发展,三维离散纵标方法(SN)已逐渐为反应堆辐射屏蔽计算的主流方法之一。本文就三维SN方法应用于反应堆的精细化屏蔽建模与分析的关键问题进行了研究,主要包括精细化几何建模、堆芯固定源模型的创建和数据库截面参数敏感性分析等内容。在此基础上,本文以典型的压水反应堆为对象,构建了精细的三维SN计算分析模型,以压力容器快中子注量率为算例,完整实现了反应堆的精细化三维SN建模与分析,并将三维SN结果和蒙特卡罗方法的计算结果进行了比较分析。对比结果表明,精细化三维SN方法具有较高的计算精度,验证了三维SN方法在反应堆精细屏蔽计算问题中的有效性和正确性。     

三维离散纵标-蒙特卡罗耦合方法在快中子注量率计算中的应用

采用三维离散纵标-蒙特卡罗耦合方法(SN-MC耦合方法)对压水堆压力容器的快中子注量率进行计算分析,并与离散纵标方法(SN方法)、蒙特卡罗方法(MC方法)的计算结果以及测量值进行比较。结果表明,SN-MC耦合方法的计算结果和测量值相比偏差在20%以内,满足美国核管会(NRC)法规导则RG1.19对快中子注量率计算方法偏差的要求;当SN-MC耦合方法和MC方法达到相同计数误差水平时,其计算速度比MC方法快2~10倍。     

基于离散纵标输运计算方法的三维燃耗程序发展研究

为了精确描述和分析具有强烈各向异性中子注量率空间分布的反应堆燃耗过程,本文实现了三维SN 输运计算与燃耗计算的耦合,发展了相应的三维输运燃耗耦合计算程序.该程序系统采用接口程序自动耦合三维SN输运计算程序和同位素燃耗计算程序的方法实现对三维中子学计算模型的精细燃耗计算,获得燃料同位素成分、燃耗反应性、中子注量率空间分布等参数随燃耗时间的变化量.采用IAEA 基准校核例题对程序系统进行了校核,计算结果初步证明了所开发的三维燃耗程序系统的正确性.     

基于蒙特卡罗-离散纵标双向耦合方法的堆坑粒子注量率计算

为有效解决大型复杂核设施屏蔽计算问题,研究了三维蒙特卡罗(MC)-离散纵标（S_N）双向耦合方法,通过自主开发接口程序实现MC粒子概率分布与S_N角通量密度之间的相互转换,实现MC-S_N双向耦合计算。将基于MC-S_N双向耦合方法的程序用于某反应堆堆坑底部粒子注量率计算。利用MC程序建立堆芯及堆坑处的精细模型进行计算,三维S_N程序用于堆芯下表面与压力容器底面之间区域的计算。通过MC-S_N-MC两步耦合计算,给出堆坑通道及小室内的中子和光子注量率。三维MC-S_N双向耦合方法计算结果与单一MCNP程序结果吻合较好,初步验证了该方法是解决大型复杂核装置屏蔽问题的有效工具。     

三维离散纵标-蒙特卡罗耦合系统TDOMINO开发与验证

基于离散纵标和蒙特卡罗方法开发了三维离散纵标 蒙特卡罗耦合系统TDOMINO,其耦合形式灵活,可根据需要选择不同坐标系下的耦合方式进行计算分析。利用美国橡树岭国家实验室提供的HBR-2基准题,采用TDOMINO分别建立了直角坐标系和圆柱坐标系下的耦合模型进行验证计算,给出了反应堆辐照监督管处6种典型核素比活度的计算结果,与基准报告中提供的实验测量值和DORT、MCNP、TORT等程序计算结果相比,TDOMINO具有较好的计算精度,可用于解决复杂屏蔽计算问题。     

离散纵标屏蔽计算空间自适应方法研究

离散纵标法是目前国际上通用的核装置辐射屏蔽计算的主要方法之一。空间变量离散误差对离散纵标屏蔽计算的精度至关重要。实际屏蔽计算中存在较强的非均匀性,传统的空间离散方法不能高效地在全局达到较高精度。本文采用线性间断有限元方法进行空间离散,由基于两网格的误差估计和基于残差的误差估计驱动空间网格自适应细化;基于树状结构的六面体网格,对传统的输运扫描进行改进,在粗-细网映射中保持零阶、一阶空间矩守恒。数值结果表明：线性间断有限元方法具有较好的射线传递特性和空间收敛性;自适应算法能较好地对通量密度间断、通量密度梯度大、光学厚度大的区域进行网格细化。在达到相同计算精度时,自适应方法所需的网格数较均匀细分的方法减少约1个数量级,能有效提高屏蔽计算效率。     

基于离散纵标法的三维耦合燃耗与活化计算方法的发展

燃耗与活化分析在反应堆的燃耗管理与辐射屏蔽设计分析中起关键性的作用.基于一维、二维的输运程序的燃耗与活化分析方法难以解决复杂几何和强烈各向异性散射问题.本文通过耦合三维离散纵标(SN)方法粒子输运程序以及指数欧拉法活化计算程序,发展了快速精确的三维耦合燃耗与活化计算方法.该方法考虑了共振自屏效应动态修正,并采用重要核素...     

研究堆内材料释热率测量装置研制

为了探究材料释热率在研究堆孔道内的轴向分布规律,以高通量工程试验堆（HFETR）G7孔道为例,设计一种材料释热率测量装置。通过数值模拟方法得到释热率测量装置及试验段在载荷作用下的应变分布云图,采用物理计算得到量热计校对桥和测量桥的温度参数,并利用本装置在G7孔道开展释热率测量试验。结果表明,该装置整体结构满足强度要求,试验段量热计之间需加装保护管;计算得出样品、校对桥和测量桥的温度低于材料熔点,装置满足热工要求;试验测得的释热率值随堆功率变化规律性强,且不同材料在不同能量等级的γ射线环境下,对γ的吸收性是有区别的。因此,本装置可以作为HFETR释热率测量工具,为确定不同材料在堆内释热率分布情况提供保障。      

超级均匀化方法在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中的应用与研究

在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中,采用超级均匀化（SPH）方法作为均匀化技术,对燃料组件传统SPH因子进行计算,生成了Pin-by-pin等效均匀化参数。针对存在中子泄漏现象的反射层组件,研究了与空间泄漏相关的SPH方法,在保证反应率守恒的基础上,同时保证各栅元各能群的中子泄漏率守恒,解决了存在中子泄漏时SPH因子迭代计算的不收敛问题,生成了反射层组件的等效均匀化参数。基于KAIST基准题,分析了压水堆堆芯Pin-by-pin计算中应用SPH因子的堆芯计算精度。数值结果表明,与传统组件均匀化计算方法相比,应用SPH方法的压水堆堆芯Pin-by-pin计算的计算精度更高。     

Application and Research of Super Homogenization Method for PWR Core Pin-by-pin Calculation

Super homogenization (SPH) method was used as the homogenization technique of PWR core Pin-by-pin calculation. For the fuel assembly, the traditional SPH method was used to generate the group constants. For the reflector-assembly, the spatial leakage dependent SPH method was evaluated. The problem of non-convergence in the iteration of SPH factors calculation was solved by improved SPH method which can keep the neutron leakage and reaction activity conserved. Based on KAIST benchmark, the performance of the SPH method applied in PWR core Pin-by-pin calculation was evaluated. Numerical results demonstrate that compared with the results of traditional assembly-homogenized calculation, the Pin-by-pin calculations have the higher accuracy.     

两组件的流动分析及两点边值问题的一种解法

本文进行了两组件流动分析,介绍了用共轭法解两点边值问题。计算结果表明,该方法是有效的。     

基于微机的核供热堆模拟器PCNHR1.0的软件系统研究

为了使更多的技术人员形象地了解低温堆供热站的原理,在国际原子能机构的支持下,清华大学核能技术设计研究院研究开发了基于微机的２００ＭＷ低温核供热堆模拟器。它采用两回路、一维漂移流热工水力学模型,点中子堆物理以及控制系统模型,能对核供热堆稳态运行、瞬态过程和事故进行仿真,仿真精度接近系统分析结果。在奔腾或以上的微机上,ＷＩＮＤＯＷＳ９５／９８／ＮＴ操作系统下,能对过程进行实时仿真,而且大多数过程能达到     

核天体物理反应率拟合方法研究

为进行大规模核天体网络运算,通常将核天体物理反应率拟合为与温度相关的数值表达式,以简化程序中的核物理输入量。通过分析国际上常用的几种核天体物理数据库,本工作得到了一种新的拟合方法,其对反应率的拟合精度较目前国际上通用的REACLIB和NACRE数据库的拟合方法的有明显改善。该拟合方法适用于直接反应和窄共振、宽共振、阈下共振和多谐共振反应,方便建立核天体物理反应率数据库。     

压水堆核电厂内部水淹危害性分析方法初步探索

内部水淹是威胁核电厂安全的风险源之一。根据国内外核电厂内部水淹防护设计的标准及实践,归纳提炼出具有工程参考意义的内部水淹危害性分析方法(源方法和设备分析方法),并以国内百万千瓦级压水堆核电厂特定房间为研究对象,采用源方法进行水淹危害性分析。分析结果表明该房间内的水淹对电厂安全不构成威胁,验证了内部水淹危害性分析方法的合理性和有效性。     

锰浴法测量中子源发射率中各修正因子的蒙特卡罗计算

在采用锰浴法对放射性同位素中子源的发射率进行测量时,MnSO₄溶液中⁵⁵Mn仅俘获部分源中子,故需考虑对未被⁵⁵Mn俘获部分的修正。用蒙特卡罗粒子输运程序MCNP对中子源强标准装置的锰浴系统进行模拟计算,对实验测量结果进行修正,并通过由国际计量局（BIPM）组织的中子源强度国际比对,验证了计算所建立模型的可靠性。利用MCNP程序的微扰计算功能,通过考虑MnSO₄溶液的密度、源及其承托物材料的密度、源的位置、锰浴半径以及反应截面的改变对计算结果的影响,对模拟计算结果的不确定度进行了详细评定,提供了一种蒙特卡罗模拟计算结果不确定度的评定方法。     

三维结构网格SN输运求解的指数短特征线空间离散方法

空间离散格式选取和空间网格划分对于离散纵标法求解粒子输运问题的计算精度至关重要。短特征线离散格式根据粒子出射、入射贡献关系分割计算网格,可有效消除因空间离散失真导致的非物理振荡问题。指数短特征线基于指数分布假设适合求解深穿透、强衰减的屏蔽问题,已有研究中变量代换处理过程存在几何运算冗余、非线性求解成本高等问题,影响计算效率和实际应用前景。本文基于三维结构网格提出新的指数短特征线离散格式,改变分割变换方案避免了单元投影映射过程,应用并调整指数矩算法、优化指数因子求解等处理改善计算效率。通过4个简单几何固定源问题定性定量比较分析了若干离散格式的计算精度与效率,指数短特征线方法粗网格精度远优于其他方法,出色的粗网格精度可补偿其较高的单网格计算成本,恰当的网格划分可发挥离散方法的计算效率。     

300~#研究堆安全棒中子注量率计算中的减方差方法对比及应用

针对300#研究堆安全棒顶端中子注量率计算中的小体积远距离中子输运问题,采用MCNP减方差方法,通过多次试算与验证计算,对比了各减方差方法在本问题中的适用情况,得到了符合误差要求的计数值。首先,根据本研究堆几何建模模型,选取了点探测器及相关的3种减方差方法进行对比计算,计算结果显示:随着粒子数的增加,计算呈现不稳定现象,未起到减方差的作用。之后,将原有几何模型重新分层建模,并分配适当的栅元重要性,将中子引向目标栅元。按此方法,通过检查中子在各栅元中的径迹及碰撞情况,并增加粒子数计算,得到的计数结果表明:计数相对误差在5%以内,品质因子保持稳定,实现了减方差的目的。     

HTR-10磁轴承转子动力学的初步研究

采用有限元方法和MSC．Marc软件，分析了10MW高温气冷堆(HTR-10)能量转换系统磁轴承转子的模态，研究了磁轴承支承刚度与固有频率的关系。研究结果表明，可以通过改变支承刚度和转子材料来调整固有频率，为转子过两阶弯曲频率及磁轴承控制系统设计提供了依据。