基于RMC的蒙特卡罗燃耗计算氙振荡抑制方法研究

蒙特卡罗燃耗计算模型为中子输运弱耦合系统时,计算结果会出现数值振荡,从而引入较大误差,甚至导致计算终止。蒙卡燃耗计算中出现的数值振荡主要由堆内的裂变毒物氙驱动,所以如何有效抑制氙振荡是蒙卡燃耗计算研究的内容之一。强制平衡氙方法在各燃耗步功率保持恒定时有很好的抑制效果,但在小步长变功率燃耗计算时,所得的计算结果存在显著偏差。目前,国际主流的反应堆基准题提出了变功率燃耗计算的需求,为抑制小步长变功率燃耗计算的氙振荡,在堆用蒙卡程序RMC中开发了通用平衡氙方法。本文介绍RMC中主要采用的平衡氙方法,包括强制平衡氙方法和通用平衡氙方法。对数值验证的计算结果进行分析和比较,结果表明通用平衡氙方法能有效抑制定功率及小步长变功率蒙特卡罗燃耗计算的氙振荡现象。     

秦二厂2号机组氙振荡抑制方法研究

氙振荡是大型热中子反应堆不可忽视的问题,剧烈的氙振荡给轴向功率控制带来严峻的挑战.本文通过对秦二厂2号机组的氙振荡进行研究分析,发现振荡发散和收敛规律,即在氙振荡过程中,若动棒操作引起轴向功率偏差△I变化与当前△I的变化趋势相反,可以有效地抑制氙振荡,否则将加剧氙振荡.并以秦二厂3号机组的氙振荡中衰减和加剧过程进行验证...     

百万千瓦级压水堆堆芯氙稳定性分析

由于压水堆堆芯对于总功率振荡具有固有的稳定性,且控制和保护系统对堆芯总功率不稳定提供了保护,因此关于堆芯稳定性的讨论仅限于氙致功率空间振荡(即氙稳定性)以及对径向功率分布和轴向功率分布的影响。本文主要通过三维及一维程序进行多种氙瞬态构造,对轴向氙振荡及径向氙振荡进行分析,以验证百万千瓦级压水堆堆芯在氙振荡方面是固有稳定的或可被控制的。计算结果表明,该堆芯在径向氙振荡方面固有稳定,首循环在轴向振荡方面稳定性较平衡循环略差,但可通过堆芯控制系统进行控制,使堆芯处于一个安全状态,燃料设计限值不被突破。     

方家山核电站延伸运行期间氙振荡控制

对于大型商用反应堆,运行过程中出现一定扰动后,容易产生氙振荡。小幅度的氙振荡不会影响堆芯安全。大幅度的氙振荡会使堆芯局部区域的温度持续升高,可能会突破燃料设计限值,使燃料元件熔化。方家山核电站2号机组延伸运行期间出现了轴向氙振荡加剧的情况,通过适时移动控制棒组、降低单次降功率变化量、选择氙振荡负周期前3/4时段降功率的方式,有效地抑制了氙振荡,在保证堆芯安全的前提下顺利实施了延伸运行。     

氙振荡的第一谐波控制法

本文介绍了氙振荡第一谐波控制法的原理和具体操作步骤,并给出了轴向一维四群扩散方程有限差分的计算结果,以展示其控制效果.     

PCI二类工况瞬态分析计算流程自动化技术研究

对PCI二类工况瞬态分析方法中的分析流程、初始轴向功率偏移与氙瞬态的关系、各程序间的数据交换等进行了研究。利用初始轴向功率偏移与氙浓度随时间的振荡关系,以及轴向功率偏移振荡幅值随初始碘浓度的变化关系,得到了一种能够获得目标初始轴向功率偏移的计算思路。研究了SMART程序的运行方式、输入数据文件格式。利用脚本编程,得到了一组程序,实现了PCI二类工况瞬态分析计算流程中各程序间数据的自动交换,实现了计算流程的自动驱动、迭代,实现了PCI二类工况瞬态分析计算流程的自动化。利用这组程序对两个项目中的PCI二类工况进行了瞬态分析,结果表明,分析是可靠的,采用这组程序能够大幅提高PCI二类工况瞬态分析的效率。     

核电站压水堆棒控方式研究

本文通过核电站压水堆各种棒控方式的研究,在满足电站负荷调节的条件下,发现控制棒组价值越小,越有利于改善堆芯功率分布,同时考虑到电站压水堆可以不用过大价值棒组控制氙振荡,进而提出了一种改进型棒控方式:安全棒(A)+功率棒(G)+调节棒(T).即用价值约1%的棒组执行负荷调节,用价值约2%的棒组控制功率分布及氙振荡,其余棒组列为安全棒.从而取得了既能改善堆芯功率分布,又能有效地实施负荷调节和功率分布控制的效果.     

AP1000堆芯仿真计算建模与精度分析

针对核电厂AP1000堆芯描述,建立由组件计算、截面拟合处理计算模型,并得到组件少群常数;采用两群三维,实时中子动力学仿真模型,选取11组衰变功率计算堆芯衰变功率的三维变化,同时为了准确计算反应堆的"中毒"变化,三维空间上考虑氙、钐以及先驱核碘、钜元素浓度的影响特性,建立针对AP1000堆芯实时仿真计算模型,并准确计算反应堆的"中毒"和氙振荡现象,为验证模型建立的正确性与堆芯实时仿真程序SimCore的精准性,对堆芯临界硼浓度、堆芯温度、控制棒价值进行计算,同时选取汽机停机不停堆、反应堆满功率跳堆运行,反应堆正常停堆运行及控制棒落棒、弹棒事故响应等不同测试工况,对结果进行验证及分析。结果表明:建立的三维堆芯实时仿真程序模具有较好的精准性,可以用于全范围模拟机堆芯计算,并广泛应用于核电厂堆芯物理仿真。     

堆外核仪表系统(RPN)的预设效验系数理论计算

用蒙特卡罗方法及程序模拟给出了某核电厂堆内各组件(节块)对堆外探测器的响应矩阵。通过响应矩阵算出堆外探测器各节电流及堆外核仪表系统(RPN)刻度系数,进而得到堆芯热功率水平(Pr)及堆芯轴向功率偏差(△I)。过不同循环、不同氙振荡理论计算与实验对比,表明数值模拟是可行的,计算结果完全满足精度要求。     

西安脉冲堆氙、钐反应性分析

对西安脉冲堆裂变产物中毒进行了深入地分析研究。利用脉冲堆物理计算程序计算了西安脉冲堆在不同功率下停堆前后氙(135Xe)和钐(149Sm)反应性变化,得到氙毒和碘坑的计算值,并与实测值进行了比较。结果表明,理论计算值与实测值符合较好, 特别是碘坑值,二者只相差5.7×10-5。碘坑反应性值较小,不会影响启动,即西安脉冲堆停堆后,随时都可以安全启动。     

放射性氪、氙在活性炭上的动吸附研究

本文描述了各种因素如吸附剂类型、吸附温度、氪的浓度、系统操作压力和杂质等对氪、氙吸附的影响。由实验数据导出氟、氙吸附容量与氪的分压和温度关系式。并分别计算了氪、氙的微分吸附热。     

惰性气体氙β-γ符合能谱分析软件的研制

基于惰性气体氙β-γ符合测量原理,研究建立了基于相关法的符合谱解谱算法,研制了具有图形化用户界面的惰性气体氙β-γ符合能谱分析软件,实现了β-γ符合能谱的分析、能谱的图形化显示和分析结果数据库存储等功能,使北京放射性核素实验室具备了惰性气体氙β-γ符合能谱数据的分析处理能力。并与国际数据中心的β-γ符合能谱自动处理程序bg_analyze进行了比较,结果表明：两种软件的4种氙同位素活度浓度计算结果在1.2%内一致;最小可探测浓度计算结果在1.7%内一致。     

多孔吸附介质对133 Xe的采样浓集效果研究

在我国压水堆核电厂的惰性气体排放中,¹³³Xe为关键源项。在大气及核设施气态流出物中,放射性氙同位素所占的体积比极低。因此对于放射性氙的监测,需要前端增加采样量。本文主要对空气中氙组分采样浓集技术进行研究,选取多种材料进行空气中氙吸附行为和吸附容量的测试,并对其在现场采样实验室分析中的应用效果进行了理论计算。结果表明特定粒度的竹炭和椰壳炭对氙吸附浓集效果较好,可有效降低流出物中惰性气体取样的探测限。     

放射性氙的探测效率的MC模拟方法

为了满足放射性氙的现场快速测量需求,本文采用基于体素填充的蒙特卡罗方法实现了复杂几何形状的一体化吸附/测量源盒内部的吸附柱中放射性氙同位素的探测效率校准。验证实验结果表明,ULB HPGe探测器对氙同位素探测效率的计算值与实验值的相对偏差小于±8%,说明本文所建立的方法是可行的。     

氦氙混合气体冷却反应堆单通道程序开发

闭式布雷顿循环在大功率空间核电源方面具有广阔的应用前景。采用氦氙混合气体作循环工质可提高布雷顿循环的性能,且由于其良好的换热能力,可直接用作反应堆的冷却剂。在概念设计阶段,为适应频繁改动反应堆设计的需要,开发了氦氙混合气体冷却反应堆单通道分析程序。其中氦氙混合气体的物性参数采用理论方法预测。程序采用FORTRAN 90语言编写,并集成画图功能。程序可用于计算环形流道和圆管流道,通过对同一个算例的单通道计算结果与FLUENT计算结果或实验数据进行对比,初步验证了程序的正确性。     

高气压充氙多丝正比室的气体净化装置

本装置的第一级净化器可以把纯度为99.99％的氩(Ar)、氙(Xe)等惰性气体提纯到99.9999％,其中氧气小于0.1ppm,再经第二级净化器后,氧含量小于0.01ppm。使用提纯后的氙,充304kPa氙的多丝正比室,对~(241)Am 59.5keV峰的能量分辨率达6.6％。此装置还能回收多丝室内的氙,重复提纯,使氙得以反复使用。     

基于常温吸附的放射性氙样品高效纯化制备技术研究

大气放射性氙是全面禁止核试验条约重要的监测目标,为提高氙样品的探测灵敏度,在进行放射性活度测量前,需将样品纯化、除氡并转移至测量容器。本文针对氙样品高效纯化制备过程中的关键技术,研究了氙在三级吸附柱上的吸附脱附行为,并考察了氙样品量及色谱参数对氙色谱峰宽的影响,确定了纯化制备流程参数。利用氙样品对纯化制备流程进行测试,氙的回收率大于90%,氡去污因子大于10⁴,实现了放射性氙样品的高效纯化制备。     

CO_2对活性炭捕集氙工程的影响

很多核设施会产生放射性水平较高的氙等稀有气体同位素,须经过特殊处理后才能向环境排放,研究以空气或其它气体为介质的氙的吸附净化方法具有较强的实用价值。研究了常温下多组分气体在活性炭上直接吸附时,杂质组分CO2对捕集氙效果的影响,比较了多级柱和单级柱两种方案的效果和活性炭用量,以及条件参数的影响。结果表明:相比较多级柱除杂质吸附氙的方法,单级柱直接吸附氙更易于实现工程应用;在流速约0.33cm/s下,活性炭单级柱常温常压吸附对氙捕集效率达到90%;在一定流速(0.02~1.2cm/s)范围内,可以忽略炭床阻力的影响。     

惰性气体氙β-γ符合测量系统进样装置的研制及应用

介绍了一套用于惰性气体氙β-γ符合系统的进样装置。该装置较好地解决了惰性气体氙β-γ符合系统在进样方面存在的问题,使系统具备了四种氙取样设备归档样品的测试能力,同时还可以进行归档瓶体积和压力的测量,扩展了系统的功能,使系统具备了独立完成氙归档样品现有分析项目的能力。利用该装置准确标定了系统中气相色谱的标准曲线,通过与Agilent6890气相色谱进行测量比对,二者在3%内符合,检验了所标定的标准曲线的准确性。     

基于制备型气相色谱的氙氡分离技术研究

放射性氙同位素探测对监视全面禁止核试验条约（CTBT）的履行具有重要意义;同时在核设施安全运行、环境辐射监测及核事故应急监测中意义重大。氡的子体,包括²¹⁴Bi和²¹⁴Pb会严重干扰放射性氙同位素的活度测量,在氙测量前必须将氡去除,为此开展了制备型气相色谱分离氙氡技术研究。本文研究建立了一套制备型气相色谱系统实验平台,采用氙标准样品,考察了实验平台的氙制备性能;自制了氙氡混合源,测试了氡去污因子。结果表明：建立的实验平台和基于该平台的氙氡分离与氙制备的实验方法实用高效：对氙的制备量不小于11.5 mL（@STP）;制备样品中氙的体积比浓度和氙回收效率分别不小于80%和95%;氡去污因子大于10⁵,满足CTBT大气放射性氙监测技术要求。