2D/1D耦合的堆芯实测功率分布快速重构研究

针对三代核电压水堆在线监测系统需要快速准确进行实测3D功率重构的需求,本文提出了一种2D/1D耦合的3D功率重构方法。首先采用耦合系数法对探测器层的功率进行了2D实测功率重构;其次针对每个组件,采用二次样条函数拟合方法进行了轴向1D实测功率重构,最后得到了全堆3D实测功率分布。该方法计算流程简单,占用内存少。针对华龙一号开展的4个典型例题的数值验证结果表明,该方法具备很高的精度,满足三代核电在线监测系统实测功率重构对精度和速度的要求。     

堆芯轴向功率分布曲线拟合

本文简要地叙述了用 INCA 法将固定的堆内自给能探测器的“读数”拟合成轴向功率分布曲线,提出了将固定的有限长度的自给能探测器的“读数”经简化处理后就可将拟合函数为 x 的4次多项式的最小二乘法进行曲线拟合。选择典型的功率分布曲线,用 INCA 法、拟合函数为 x 的4次多项式最小二乘法和二次样条函数法处理,并比较其结果。考虑了格架的影响后,用拟合函数为 x 的4次多项式的最小二乘法得到的结果是好的,它的计算比样条函数法简单。用这方法还可省去长钒自给能探测器。     

基于贝叶斯推断的堆芯功率分布重构

基于贝叶斯推断理论,实现了一种有效融合堆内中子探测器实际测量值与中子学理论计算值两类信息的堆芯功率分布重构方法。应用大亚湾核电站1号机组的测量数据对贝叶斯推断方法的功率分布重构精度进行了验证,并将贝叶斯推断方法与卡尔曼滤波方法以及耦合系数法进行了精度对比。验证结果显示,贝叶斯推断方法在整个循环寿期内的均方根误差、最大相对误差、功率峰重构误差分别不大于0.31%、1.64%和0.07%,且重构精度优于卡尔曼滤波方法以及耦合系数法。重构精度以及计算速度表明贝叶斯推断方法有潜力被应用于功率分布在线监测系统。      

基于大规模并行计算的2D/1D耦合三维全堆输运程序Tiger-3D

2D/1D耦合方法求解三维输运方程具有快速、精确的优点;通常的2D/1D耦合方法利用轴向和角度方面的并行度,不能进行大规模并行计算。本研究在三维粗网有限差分(CMFD)框架下,径向采用区域分解并行的矩阵特征线方法(MOC),轴向采用扩散有限差分,综合利用2D/1D耦合方法径向和轴向的并行度,基于消息传递接口(MPI)实现大规模的并行计算,编写了Tiger-3D程序。数值验证表明,Tiger-3D程序具有良好的计算精度和较高的计算效率。     

基于截面偏差的堆芯功率分布重构方法研究

提出了一种将功率偏差归结为组件等效截面偏差的堆芯功率分布重构方法。通过对影响功率分布的各种因素进行分析,引入组件截面偏差从而构造出功率偏差,然后将功率重构转化为一个多极值优化搜索问题。采用全局搜索能力较强的特征统计算法(CSA)对影响因素进行了搜索和复现。以秦山二期核电站2号机组为例,选取氙毒波动和慢化剂温度场变化两个因素进行了测试。结果表明,对于所构造的例题,本方法可成功搜索出影响因素,重构后最大功率偏差从5%降低至0.1%,初步验证了本方法的可行性。     

基于堆芯线性化模型的液态熔盐堆功率控制研究

液态熔盐堆中熔盐燃料依托主泵驱动在一回路中流动,在流动过程中造成了反应性损失,直接引起堆芯功率变化。考虑到熔盐燃料流动对堆芯功率控制的影响,建立了堆芯非线性模型,并对模型进行线性化处理。基于堆芯线性化模型,采用线性二次型高斯/回路传输（LQG/LTR）技术设计堆芯功率控制系统。以熔盐实验堆为例,开展堆芯反应性扰动控制研究。结果表明,采用堆芯线性化模型和LQG/LTR技术可以实现对液态熔盐堆堆芯功率的控制。      

基于模块化特征线方法的二维/一维耦合输运程序开发

随着各种新堆型的提出,全堆芯非均匀计算的需求也日益迫切。基于需求和可行性的考虑,提出了二维/一维(2D/1D)耦合方法求解三维(3D)非均匀问题,国际上已经开发出许多这样的程序。本文基于模块化特征线方法开发了2D/1D耦合程序—MOCHA_2D1D,2D耦合程序计算采用模块化特征线方法,1D耦合程序计算采用Sn差分方法。经过验证,程序计算精度符合反应堆物理计算要求。     

堆芯功率分布重构方法分析

本文介绍了堆芯功率分布重构方法中传统的两种方法：权重系数法及多项式展开法。用堆芯计算程序SMART构造测量和预测状态分布,分别采用权重系数法和多项式展开法进行径向功率重构。计算结果显示,在径向重构中多项式展开法对瞬态及局部下的重构效果并不佳,而权重系数法则能部分重构堆芯局部各处的偏差分布。在稳态下,两种重构算法各有优点。     

NECP-X中基于改进泄漏项分割技术的二维/一维耦合输运方法

二维/一维耦合输运方法较好地平衡了效率与精度,因此被广泛应用于一步法全堆芯输运计算。二维/一维耦合输运方法中,由于泄漏项在方程右端,导致二维特征线法(MOC)计算时方程右端总源项在迭代过程中可能成为负值,造成迭代发散。本文针对二维/一维耦合输运计算中的负源项问题,提出了一种改进的泄漏项分割方法。新的泄漏项分割方法可在不造成计算精度损失和仅增加有限内存的条件下,显著提高二维/一维耦合输运方法的稳定性。通过强泄漏算例、C5G7基准题、VERA-3A基准题等进行测试,表明该方法对提高二维/一维耦合输运方法稳定性具有显著的效果。     

燃料组件内精细功率重构方法研究

为提高堆芯工程设计软件的计算精度,本文提出一种精细功率重构方法,即利用节块法求解所获得的横向积分中子通量分布作为逼近条件,采用权重系数法获得组件功率分布的两群17项多项式展开,并基于BW和IAEA2D基准题与13项和21项多项式展开法进行比较。数值计算结果表明,提出的17项多项式展开法相比传统的13项多项式展开法具有更高的计算精度,且计算精度接近21项多项式展开法。     

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.     

福清核电厂1、2号机组抗震裕量评价

地震是核电厂主要外部灾害之一,地震风险评估对于核电厂的安全评价具有重要的价值。抗震裕量评价(SMA)是开展核电厂地震灾害风险分析的重要方法之一,其目的是为了判断核电厂的抗震设计能力相对于设计基准地震的抗震裕量,找出核电厂的抗震薄弱环节,提高核电厂的抗震能力。本文针对福建福清核电厂1、2号机组进行抗震裕量评价,分析表明电力支持系统和一回路辅助管道的抗震能力相对薄弱,是导致核电厂抗震能力薄弱的主要原因,电力支持系统和一回路辅助管道需进一步提高其抗震能力,且核电厂需考虑编制地震应急规程。     

模块化2D/1D耦合特征线法MMOC程序开发及验证

本文基于耦合求解的思想,轴向、径向均采用特征线法（MOC）,通过开展2D/1D耦合MOC理论模型、模块化几何预处理方法研究,开发了2D/1D耦合MOC 3D中子输运求解程序MMOC,并开展了1D/2D/3D C5G7基准题验证。k_eff的相对误差分别为0.082%、0.045%、0.032%,该程序准确有效,计算精度满足中子输运计算的要求。     

物理-热工耦合计算方法在熔盐堆稳态分析中的应用

针对美国橡树岭国家实验室（ORNL）熔盐堆（MSR）实验的堆芯设计,采用物理分析程序MCNP进行三维堆芯功率分布计算。针对以石墨作为慢化剂的堆芯结构,开发了并联多通道程序来进行堆芯热工水力分析。在此基础上,把物理和热工分析程序进行耦合,用ORNL技术报告中的相关内容来验证物理 热工耦合分析的可行性和准确性。结果表明,本工作的耦合计算方法可获得熔盐堆堆芯功率分布、温度分布、压降和流量分配。熔盐堆耦合程序的研发对熔盐堆概念设计、运行分析有重要意义。     

SPECT/CT活度定量中校准体模和重建方法的选择

本文探讨了SPECT/CT校准体模和重建方法的选择,以用于临床SPECT/CT的准确活度定量。分别对活度已知的点源、大圆柱、小圆柱3种校准体模进行SPECT/CT扫描,然后对每个断层数据依次采用4种重建方法（FBP、OSEM、OSEM+AC、OSEM+AC+SC）进行重建,并据此计算校准因子。将小圆柱作为活度定量的对象进行定量误差计算。OSEM+AC和OSEM+AC+SC的平均相对定量误差均小于10%,FBP和OSEM的平均相对定量误差均大于20%。OSEM+AC的平均相对定量误差在采用小圆柱做校准体模时与OSEM+AC+SC无显著差异,而在采用大圆柱和点源时,分别较OSEM+AC+SC的小3.38%和6.48%（P<0.05）。3种体模的对比中,采用OSEM+AC时差异不显著,采用其他重建方法时差异显著。采用OSEM+AC+SC时,小圆柱作校准体模的定量误差较大圆柱和点源的结果分别小3.92%和6.42%（P<0.05）。结果表明,基于CT和迭代算法的衰减校正可有效提升活度定量准确性,但散射校正的效果不佳;校准体模应尽可能与目标定量对象相似。合理选择校准体模和重建方法,可有效提升SPECT/CT的活度定量准确性。     

空心玻璃微球D2/Ne混合气体充气工艺

本工作主要研究空心玻璃微球对D₂和Ne气体渗透系数的差异，以及研究采用热扩散法在高压充气系统上向空心玻璃微球充入D₂/Ne混合气体的充气工艺。利用干涉条纹法测量了在充气和保气时Ne的气体渗透系数，它们分别为K_Ne,350℃=2.6×10^-18和K_Ne,25℃=8.0×10^-22mol•m^－1•s^－1•Pa^－1。根据D₂的气体渗透系数确定了玻璃微球充D₂/Ne混合气体的充气方法和充气平衡时间，平衡时间以充纯Ne时间为准。此外，还研究了空心玻璃微球充入混合气体后的保气性能。     

Dynamics of nuclear spin-1/2 system in a strong bichromatic RF-field

Based on calculating the influence of RF-field with various physical parameters on the dynamics of the spin 1/2 system,it was found that the spin state could be changed up and down by choosing appropriate RF pulses,and the coherent control of the RF pulses could substantially modify the behavior of spin dynamics:quicker change of two states could be produced even for small pulse duration.In addition,the oscillatory structures around the resonant frequency and the propagation features of the pulses depend on the relative phase of the biehromatie RF pulses.