燃料棒边缘效应下的子群共振计算方法研究

共振伪核素子群方法可用于处理燃料棒内部空间相关的共振干涉效应,然而该方法只能计算径向均匀核子密度的燃料棒问题,无法处理因边缘效应造成的径向核子密度非均匀分布的问题。针对此问题,基于改进的伪核素理论,提出了一种新的伪核素方法。计算结果表明,该方法解决了原始共振伪核素子群方法无法处理的边缘效应问题,相比于Bondarenko迭代法和干涉因子法,具有更高的精度。     

复杂几何燃料组件的共振自屏计算

共振参数计算是反应堆堆芯设计计算中的重要内容,传统的共振计算模型只适应于简单几何计算。本工作应用A.Hebert提出的子群共振自屏计算模型研制了复杂几何燃料组件的共振自屏计算程序。该程序能处理含有两种共振核素的复杂几何下的共振自屏。对一系列问题的数值校验计算表明,该模型在低富集度时具有较好的计算精度。     

精确处理共振干涉效应的子群参数制作方法

传统子群参数制作方法在单共振核素的条件下计算子群参数。然而,该方法中的单共振核素假设与燃料成分中多种核素并存的情况不相符,不能精确处理多核素之间的共振干涉效应。针对此问题,提出了一种新的子群参数制作方法,使用多核素等效截面制作共振积分表,在子群参数制作过程中考虑共振干涉效应。计算结果表明,在不改变子群计算方法的情况下,新的子群参数可更精确地处理共振干涉效应。     

提高子群法共振自屏计算精度研究

基于自行研制的子群法与特征线法相结合的中子共振自屏计算程序SGMOC,研究提高子群法计算精度的2种方法.数值验证表明,2种方法都能提高共振自屏计算精度.其中,采用随机干涉近似求解条件概率的共振干涉效应处理的修正效果约为(0.02％～0.23％)△k/k;考虑共振散射的修正效果约为0.1％△k/k;综合运用2种方法的修正效果约为(0.03％ ～0.27％)△k/k.     

传统共振计算方法改进措施的初步可行性研究

基于等价理论通过预制的共振积分表来插值产生具体问题共振能区有效截面的方法是反应堆物理计算中传统的共振处理方法,有着十分广泛的应用。为弥补传统方法在处理空间效应和多核共振干涉效应方面尚存在的不足,本文以SCALE软件包中的CENTRM和NITAWL共振处理模块为工具,研究探讨了一种简便易行的改进措施,有望在今后的堆芯计算中得到应用。     

任意几何燃料组件共振自屏计算的Multiband方法

基于多邦方法(Multiband Method)理论模型,推导了多邦参数的计算公式.采用两邦与三邦相结合的方法,基于WIMSD4-69群数据库,编制了可用于任意几何燃料组件共振自屏计算的RESCAL程序.通过数值验证表明,RESCAL程序与MCNP程序的计算结果吻合很好,计算误差满足工程实际要求.由于WIMSD4-69群数据库本身的限制及拟合多邦参数方法的问题,使得RESCAL程序的计算精度受水铀比影响较大.     

基于子群方法的双重非均匀性共振计算方法研究

为计算双重非均匀性条件下的共振截面,提出了耦合Sanchez Pomraning方法的改进的子群方法(ISSP)。ISSP采用精细化共振能群结构来规避共振干涉处理,通过求解双重非均匀性条件下的子群固定源方程和慢化方程得到颗粒和基体等各材料的有效共振截面,最后进行双重非均匀性条件下的输运计算。数值结果表明,与连续能量蒙特卡罗程序及超细群计算结果相比,ISSP可精确高效地计算双重非均匀性条件下的共振截面。     

多群截面处理模块ARES-MACXS屏蔽计算适用性分析

在聚变和裂变装置的屏蔽计算中确定论方法应用广泛,多群截面数据的精度对计算结果具有至关重要的影响.为得到适用于各类屏蔽问题的多群截面,自主开发了基于邦达连科共振处理方法的截面处理模块ARES-MACXS.模块具备共振处理、温度插值、输运修正、上散射处理、中子-光子截面耦合处理、并群等功能.使用指数插值方法,以得到更加精确...     

基于等价理论的压水堆包壳材料共振计算方法研究

共振自屏效应的处理是影响压水堆组件程序反应性精度的主要因素之一,压水堆锆包壳材料同样具有共振自屏效应,忽略其影响会对反应性造成100～300 pcm(1 pcm=10^-5)的偏差。目前,主要通过提供经验上的参考稀释截面与包壳等价理论处理包壳材料的共振自屏效应,但并未对其适用性及精度进行完整的分析。因此,本文采用DRAGON程序,通过一系列压水堆算例对这2种方法进行测试,确定包壳共振自屏效应的主要影响因素以及这2种方法的适用性。结果表明,包壳材料的共振自屏效应仅仅与包壳区的原子核密度、厚度、慢化区的水铀比有关,并且参考稀释截面方法可以满足大部分典型压水堆系统的计算精度,但是对于包壳区尺寸、原子核密度、慢化区水铀比变化较大的系统计算精度较差,而包壳等价理论计算精度和普适性强,可用于不同类型压水堆系统包壳材料的共振自屏计算。     

基于等效几何理论的复杂几何燃料共振计算方法研究

针对各种研究堆、实验堆以及新型反应堆中广泛应用的复杂几何燃料的共振计算难题,本文基于全局 局部耦合策略开展了可处理复杂几何燃料的等效几何共振计算方法研究。针对复杂几何燃料的孤立问题,基于燃料的逃脱概率守恒,建立了复杂几何燃料模型的等效一维圆柱（或平板）燃料模型;基于燃料到外围结构材料区的碰撞概率守恒,获得了燃料外围结构材料的等效尺寸;根据复杂几何燃料的丹可夫因子守恒,建立了等效一维圆柱（或平板）燃料外围的慢化剂尺寸;针对等效一维圆柱（或平板）燃料模型,采用伪核素子群方法进行了有效自屏截面计算。将该方法应用于非棒状几何燃料的共振计算,结果表明,该方法具有很强的几何处理能力,且具有较高的计算精度和计算效率。     

压水堆燃料包壳锆同位素共振计算研究

锆合金因具有耐腐蚀、耐辐照、低蠕变,以及较好的中子学性能等特点,被广泛用于制造压水堆燃料包壳管、定位格架等燃料组件构件。从中子物理学角度,锆同位素在中能区存在较为明显的共振现象。工业应用广泛的传统等价理论共振方法只考虑燃料区的共振效应,对于包壳材料中锆同位素的共振现象,通常予以忽略,或简单以典型参考背景截面（通常为3×10^-22 cm²）下产生的微观截面来考虑。这些传统处理方式可能会导致多达200～300 pcm的反应性偏差。因此,基于对影响压水堆燃料包壳锆同位素有效共振截面的各种主要因素的分析,本文确定了一种预制截面表的锆同位素共振计算方法。数值结果表明,这种共振处理方法可提供较为准确的锆同位素多群微观截面,并能有效改善组件无限增殖因数的计算精度。此外,也对这种方法在弥散型燃料锆基体共振计算中的适用性进行了探讨。     

Resonance self-shielding method using resonance interference factor library for practical lattice physics computations of LWRs

This paper presents a new method of resonance interference effect treatment using resonance interference factor for high fidelity analysis of light water reactors (LWRs). Although there have been significant improvements in the lattice physics calculations over the several decades, there exist still relatively large errors in the resonance interference treatment, in the order of ～300 pcm in the reactivity prediction of LWRs. In the newly developed method, the impact of resonance interference to the multi-group cross-sections has been quantified and tabulated in a library which can be used in lattice physics calculation as adjustment factors of multi-group cross-sections. The verification of the new method has been performed with Mosteller benchmark, UO₂ and MOX pin-cell depletion problems, and a 17×17 fuel assembly loaded with gadolinia burnable poison, and significant improvements were demonstrated in the accuracy of reactivity and pin power predictions, with reactivity errors down to the order of ～100 pcm.     

Resonance Calculation for Large and Complicated Geometry Using Tone's Method by Incorporating the Method of Characteristics

A new efficient approach for evaluating the background cross section, which is based on Tone's method, is presented. Though the collision probability method is used in the conventional Tone's method, the method of characteristics (MOC) is used in the present method. Since the computation time of MOC is shorter than that of the collision probability method in a large and complicated geometry, the present method will be useful not only for lattice physics calculation, but also for analyses of advanced reactors with complicated geometry. Verification calculations are carried out in two configurations, i.e., a PWR fuel assembly geometry and a multiassembly geometry adjacent to the baffle-reflector region. The validity of the present method has been confirmed through the results of verification calculations.     

不等温分布下燃料棒径向温度相关238U共振吸收截面计算

为精确预测燃料棒径向不等温分布下的²³⁸U共振吸收截面,提出了一种基于求解超细群慢化方程的共振计算方法。该方法通过温度扰动模型,将径向不等温分布对燃料棒能谱的影响分解为每个径向子区对燃料棒能谱的独立影响,从而实现了对不等温分布下的径向相关共振吸收截面的预测。数值结果表明,以MCNP5统计结果为基准,温度扰动模型对²³⁸U共振吸收截面的计算精度相比于传统的均匀碰撞概率超细群方法更高,共振吸收截面的相对偏差在2%以下。温度扰动模型适合进行不等温分布下燃料棒径向的²³⁸U共振吸收截面的精确计算。     

Development of Spatially Dependent Resonance Shielding Method

A new spatially dependent resonance self-shielding method (SDDM: Spatially Dependent Dancoff Method) was developed based on the generalization of the conventional Dancoff method to multi-regions in a fuel pellet based on the Stoker/Weiss technique. SDDM correctly accounts for radial power distribution within fuel rods in a fuel assembly. SDDM is fully consistent with the conventional method if the pellet is not sub-divided. It also has the advantage of being less computing time consuming when compared to more rigorous resonance shielding method such as sub-group and special fine energy mesh methods. Moreover, it can be installed easily into the lattice physics code widely used in commercial LWR design. To validate the method, spatial concentration of isotopes and burnup distribution within a rod are evaluated using SDDM and the results are compared to the destructive measurement data. From the comparison, it is concluded that the spatially dependent Dancoff method, SDDM, is appropriate for generating the effective cross-sections in the fuel rings.