基于CMS程序包的环形燃料堆芯物理计算分析

为研究在大型商用压水堆中采用环形燃料元件的可能性,需分析环形燃料的堆芯物理性能。本文研究了CASMO5程序计算环形燃料组件物理参数出现偏差的原因及其处理方法,分析了4组环形燃料先导组件加入秦山二期核电站平衡循环堆芯之后的堆芯物理参数。计算结果表明,装载的环形燃料先导组件对堆芯物理性能影响较小,基于CMS程序包开展环形燃料堆芯物理性能分析计算是可行的。     

严重事故情况下环形燃料堆芯氢气产量分析

秦山Ⅱ期核电站反应堆堆芯采用环形燃料后,锆装量将增加约88%,在严重事故情况下,堆芯氢气产量的变化是一值得关注的问题。利用MELCOR程序模拟环形燃料堆芯,建立典型严重事故序列分析模型,分析结果表明:在堆芯熔化过程中,与传统棒状燃料堆芯相比,环形燃料堆芯氢气产量没有明显增加,使用环形燃料还能推迟事故进程,缓解事故后果。核电站采用环形燃料,不会增大氢气燃烧的风险。     

CERMET-SNRE堆芯物理计算分析

核火箭发动机功率高、寿命长、比冲大,在执行深空探测和星际航行任务时具有不可替代的优势。小型化是核火箭发动机的一个重要趋势,基于此提出了一种使用钨基金属陶瓷燃料的小型核火箭发动机（CERMET-SNRE）堆芯方案,并采用蒙特卡罗程序（MCNP）进行了精确建模,计算了相关物理参数。计算分析结果表明：CERMET-SNRE堆芯能谱硬,燃耗浅,后备反应性足够,功率分布合理,控制鼓与安全棒价值足够,发射掉落事故下有效增殖因数小于0.98,堆芯方案合理,满足设计要求。     

SNRE堆芯物理计算分析

采用蒙特卡罗方法的MCNP程序对小型核火箭发动机(SNRE)的堆芯建立了5个不同精细程度的计算模型,并对其有效增殖因子、转鼓价值和功率分布进行了计算。模型分析结果表明:元件均匀化处理可以满足一般的反应性计算,而要得到元件内部功率分布则必须采用精细描述元件的模型。参数计算结果表明:SNRE堆芯基本物理特性合理,转鼓控制价值足够,功率分布均匀合理,满足设计要求。     

百万千瓦级环形MOX燃料堆芯设计

对环形UO2燃料及环形MOX燃料组件参数的计算方法进行了研究。设计了包含193盒环形UO2和MOX燃料组件的混合型长周期(18个月)堆芯方案。对设计的堆芯的重要物理参数进行了分析,并对各循环进行了燃耗计算。结果表明,装载约30%MOX组件的堆芯可在百万千瓦功率下实现长周期换料。堆芯从初装载可安全过渡到平衡循环,各循环的重要物理参数均满足设计要求,说明设计的堆芯及燃料管理方案是安全可行的。     

十字型燃料元件堆芯的计算

十字型燃料元件的制造是反应堆工程领域的一项成就。中能中子高通量反应堆CM使用了这种燃料元件,建设中的研究堆пиK也将使用这种燃料元件。十字型燃料元件可以在非常宽的热流密度范围内工作,热流密度可以达到15．4MW／m^2。可以将这种燃料元件制成各种尺寸,对于不同的反应堆采用各种排列。这种燃料元件是稍微带有扭转度的十字型燃料元件,彼此直接联接。装载这种燃料元件的反应堆堆芯热物理计算出现了一个本质上的矛盾。如果考虑了反应堆参数测量的误差和运行过程中额定功率的偏差,那么在计算放热系数的时候,如果采用传统的用于计算燃料元件表面光滑热通道的公式,这种高热流密度的情况将进入强烈沸腾的范围,而且临界储备小。但是,CM反应堆的大量运行经验证明,受应力条件下十字型燃料元件的工作是可靠的。     

环形燃料零功率物理实验

正环形燃料是内外同时通过冷却剂的一种新型燃料形式,较传统燃料在经济性、安全性方面有诸多优势,其结构如图1所示。由于环形燃料栅元的结构与实心燃料栅元存在较大差别,因此其堆芯物理计算分析方法与传统实心燃料栅元存在差异。由于国内外均没有环形燃料堆芯临界实验数据,导致现阶段开展的环形燃料堆芯物理设计都     

环形燃料混合堆芯横向流动特性数值模拟研究

环形燃料混合堆芯横向流动特性对原堆芯的热工安全具有重要影响。本文基于计算流体力学(CFD)方法建立了3×3环形燃料混合堆芯,通过计算混合堆芯的速度场、局部阻力特性与各组件的出入口流量守恒性,对环形燃料与原堆芯燃料之间的横向流动进行了评价。结果表明,当环形燃料与原堆芯燃料轴向各处阻力一致时,原堆芯燃料出入口冷却剂流量相对偏差小于0.8%,环形燃料出入口冷却剂流量相对偏差小于1.8%,混合堆芯各格架段无显著横向流动。     

示范快堆电站堆芯物理初步计算分析

本文提出了中国快中子示范快堆电站（电功率为820MW）堆芯的物理方案。该方案采用钠作为冷却剂的快中子反应堆满足第4代核能系统的要求，具有更好的安全性和更高的经济性。具有以下特点。     

HFETR堆芯燃料管理计算方法的研究

研究了高通量工程试验堆（ＨＦＥＴＲ）堆芯燃料管理计算方法,以栅元计算程序ＷＩＭＳ－Ｄ４－ＣＮＰＲＩ和三维节块程序ＳＩＸＴＵＳ－３为基础,研制了ＨＦＥＴＲ堆芯燃料管理计算软件包ＨＦＥＴＲＦＭ。并对高通量工程试验堆首炉堆芯进行了计算,取得了令人满意的结果。     

秦山二期核电站环形燃料堆芯卡轴及弹棒事故分析

环形燃料是一种采用双层包壳和环形芯块内外冷却的新型压水堆燃料,与传统棒状燃料相比,双包壳结构有效增加了燃料传热面积和减薄了芯块厚度,使其在事故工况下具有更好的安全性能。以秦山二期核电站作为参考电站,建立了装载环形燃料的核电站计算模型,研究在卡轴事故和弹棒事故下采用环形燃料的核电站的响应,并与相应工况下棒状燃料堆芯的计算结果比较。结果表明,与棒状燃料相比,核电站在采用环形燃料后安全裕度有明显的提高。     

快速计算堆芯燃料装载模式的理论

根据两群快速节块法理论和堆芯功率分布要求,导出了堆芯反应性分布方程。求得堆芯反应性分布以后,将所提供的燃料组件放置在与其反应性相对应的堆芯位置上,就得到堆芯燃料装载模式。并在CYBER825/170计算机上编制了计算程序。对两维IAEA基准问题作数值检验,表明反应性分布的误差很小,最大的△k约为0.005,花费的CPU时间约为1秒。     

粗网法堆芯燃料管理计算模型

在本文提出的堆芯燃料管理计算模型中,快群参数用B_1近似计算;热群截面的计算采用首次飞行碰撞几率法;而堆芯临界、燃耗计算是建立在粗网展开法的基础上。与粗网计算相配合的节块嵌入计算,能给出燃料组件内的精细通量、功率分布。     

环形燃料的小型堆物理设计

<正>基于具备计算环形燃料能力的压水堆堆芯燃料管理程序CMS开展了装载环形燃料且能满足长寿期换料目标的小型堆物理参数、堆芯布置及燃料管理策略研究,并以此为基础设计了100 MW级小型堆各循环的堆芯装载及换料方案。反应堆经历过渡循环后,至第4循环起堆芯各项物理参     

双面慢化环形燃料反应堆物理实验

环形燃料零功率反应堆是首个双面慢化环形燃料作为核燃料的反应堆。本文采用周期法、落棒法获取环形燃料零功率反应堆的临界参数、控制棒价值、元件价值、含Gd元件的反应性效应等关键参数,对环形燃料零功率反应堆的物理性能进行实验研究,验证环形燃料反应堆堆芯物理设计计算程序。结果表明：根据外推过程确定堆芯临界装载环形燃料元件96根,实心燃料元件172根,此时k_eff为1.000 40,堆芯调节棒价值为-247.5 pcm,安全棒价值为-1 358.4 pcm;元件价值与理论值平均偏差为1.3 pcm,含Gd元件反应性效应与理论值平均相对偏差为8.8%。本文结果为环形燃料的工程化设计程序提供关键数据支撑。     

堆芯燃料管理计算中的粗网中子学

近几年发展的粗网法和现代节块法应用于水堆堆芯燃料管理计算,必须解决以下几个问题:①节块(组件)均匀化参数的计算;②组件内精细功率分布和局部量的计算;③由于燃耗和功率反馈效应等所引起的局部截面变化的考虑。本文将评述这些问题的最近国内、外研究进展.     

压水堆堆芯燃料管理计算软件包GLORY的研制

在国外较低版本的组件参数计算程序基础上,通过研制基于截面表插值方式的组件参数重建程序,以及现代粗网节块法结合精细功率重构的三维堆芯计算程序,再配以堆芯轴向一维细网格计算程序和用户界面,开发形成了可供压水堆堆芯燃料管理计算的软件包——GLORY。主要介绍了该软件包的有关理论模型及在秦山一期的整体应用情况,有关该软件包的详细工程验证将另文介绍。     

六边形套管型燃料堆芯临界物理试验方案设计研究

为验证六边形套管型燃料堆芯核设计计算程序CELL和CPLEV2的计算精度和可靠性,本文根据六边形套管型燃料堆芯临界物理试验内容,提出了11个堆芯临界物理试验方案,并进行了计算论证分析。其中,临界质量测量方案考虑了计算与实际有偏差时,可以对堆芯布置进行微调,确保全提棒有效增殖因子与临界状态的偏差在可接受范围内。论证结果表明,本文提出的堆芯装载方案满足堆芯核设计程序可靠性检验要求,可以作为六边形套管型燃料堆芯临界物理试验方案。      

CARR用U-Mo合金燃料的堆芯物理方案研究

U-Mo合金燃料具有铀密度高、辐照稳定性好和后处理简单等优点,是未来研究堆燃料的理想选择。在保持中国先进研究堆(CARR)主体结构不变的基础上,使用合适的U-Mo合金燃料替换CARR现有燃料,进行堆芯方案初步研究。通过对中子注量率、循环长度等关键参数的对比分析,给出了较优的堆芯物理设计方案。该堆芯物理方案具有更好的设计参数,并可节省大量的燃料经费支出,提高了反应堆运营的经济性。