非均匀变分节块法

传统的节块方法均属于均匀节块法,要求节块内的材料必须是均匀分布的。对于传统的固体燃料核反应堆,该近似处理带来的误差是可接受的;但对于液体燃料的熔盐堆,流动的燃料由于空间上连续变化的温度和核密度分布而具有连续变化的宏观截面,使传统的节块方法无法在保证计算精度的同时取得较高的效率。为尝试解决该问题,本文在一维扩散近似的情况下,基于变分节块法推导了能处理空间连续变化截面的非均匀变分节块法,并开发了相应的计算程序Violet-Het1D。数值结果表明,在相同的节块划分和展开阶数条件下,非均匀变分节块法和均匀变分节块法计算时间相当,但前者的计算精度高于后者。     

基于变分节块法六角形Quasi-diffusion程序开发及验证

传统扩散理论在中子各向异性强的堆芯计算中具有较低的精度,Quasi-diffusion方程相比于传统扩散方程引入更少的近似,通过艾丁顿因子描述传统扩散理论不能反映的中子流各向异性特点。国内外对六角形几何三维Quasi-diffusion方程研究有所不足。针对艾丁顿因子计算的非线性特点,本文基于“两步法”的思想,将艾丁顿因子看作是一个特殊的少群参数,采用中子能谱适应性更好的蒙特卡罗程序SERPENT计算,并对传统扩散变分节块法进行拓展,开发了六角形组件堆芯计算程序VNMQD。采用3D VVER1000基准题、RBWR单组件问题、3D BN600简化模型对程序进行了验证,结果表明：VNMQD程序开发正确,对于非均匀性较强的堆芯,VNMQD比传统扩散方法计算精度更高、计算效率接近,实现了计算精度和计算效率的平衡。     

基于改进变分节块法的共轭中子通量密度计算技术

共轭中子通量密度对于核安全和压水堆（PWR）中的探测器计算有着重要的意义,为了消除现有节块方法在处理由于控制棒移动带来的非均匀节块（包括非均匀的截面和不连续因子）时所造成的较大误差,本文提出一种改进的变分节块法（VNM）。确定了不同于前向方程的共轭节块方法的连续条件,不同于传统VNM在全局建立泛函,本文方法为每一个节块建立泛函;构建了含非均匀不连续因子的乘子项,以显式处理表面不连续的共轭中子通量密度;除共轭体中子通量密度、截面和表面分中子流密度外,将表面不连续因子展开为分段正交多项式来构造响应矩阵。含有非均匀节块的BEAVRS基准题数值结果证明,同传统VNM相比,改进的VNM可以将非均匀问题的有效共轭增殖系数和燃料区共轭中子通量密度偏差降低2个量级,有利于实现前向与共轭中子通量密度的高精度内积计算。     

解析基函数展开方法求解二维三角形几何中子扩散方程

提出了一种在二维三角形几何内数值求解中子扩散方程的节块方法.节块内的各群通量分布用解析基函数近似展开,节块之间采用面偏流零次矩和一次矩进行耦合;给出了三角形几何下的节块扫描方案;采用响应矩阵技术进行迭代求解,开发了二维三角形组件中子扩散计算程序ABFEM-T.通过基准问题的校验计算,表明该方法能准确地给出有效增值系数及节块功率分布,可用于复杂的非结构几何区域的中子扩散问题的求解.     

六角形几何积分输运变分节块法及加速方法研究

精确高效的中子学计算方法是快堆概念设计和方案优化的必备条件。本研究提出一种积分形式的变分节块法以求解六角形节块几何下的三维多群中子输运方程。该方法采用积分方法处理节块内部中子角通量密度,采用偶宇称球谐函数处理节块表面中子角通量密度,同时采用准反射边界条件方法减少节块表面的角度自由度数目,以节省计算成本。针对TAKEDA-4基准题的验证结果表明:相比于传统基于球谐函数离散的变分节块法,本方法在低阶角度近似下可将特征值计算偏差降低2～5倍;在高阶角度近似如P7近似下,加速算法能够实现33倍的加速比。研究建立的积分中子输运变分节块法可用于六角形组件几何快堆的高效、精确模拟。     

基于保角变换的六角形中子扩散半解析节块法及数值结果

基于横向积分技术的半解析节块法,在求解方形中子扩散方程中取得了非常良好的效果。基于横向积分技术的六角形中子扩散问题会遇到奇异问题,而通过采用保角变换理论使该问题得到很好的处理,并能够转化为与方形问题很类似的形式。本文根据保角变换方法,将六角形中子扩散方程的求解整合到快速精确的半解析节块方法求解核心中;通过基准问题的数值检验,证明这种方式是相当有效和准确的。     

时空中子动力学计算的刚性限制法

随着中子动力学计算的精度要求以及计算条件的不断提高,如何更好地处理三维时空中子动力学方程的刚性问题对于提高计算效率具有非常重要的工程应用价值。本文应用刚性限制法处理方程组的时间变量,并与空间变量处理方法变分节块法相耦合建立了相应的时空中子动力学计算模型。基准题的数值计算结果表明,刚性限制法可与包括变分节块法在内的各种稳态计算方法耦合以求解时空多群中子动力学问题,且取得了很好的计算精度,允许较大的计算时间步长,以及拥有很好的计算效率。     

注量展开节块法求解三维六角形几何中子扩散方程

提出了一种在三维六角形几何节块内数值求解中子扩散方程的节块法该方法把节块内各群中子注量分布用解析基函数近似展开为了改善节块耦合关系．提出了,一种新的节块边界条件：面平均偏流零次矩和一次矩同时保持连续。此外．将响应矩阵技术应用于迭代求解过程,使得该方法具有较高的计算效率基于本文提出的模型,发展了三维六角形组件中子扩散计算程序FEMHEX。通过对二维、三维VVER基准问题校验计算表明,该方法能高效．准确的给出有效增殖系数以及节块功率分布。     

求解中子扩散方程的半解析节块方法

为快速、精确实现反应堆堆芯多群中子扩散计算,采用基于横向积分技术的半解析节块方法（SANM）求解中子扩散方程,并结合解析粗网有限差分（ACMFD）方法,导出了基于半解析节块方法的粗网有限差分方程（CMFD）耦合系数。在半解析节块方法中,散射源和裂变源采用勒让德多项式,并在此假设下解析求解中子扩散横向积分方程。分别采用了零次、二次和四次勒让德多项式展开,以适应粗网和细网的计算。数值计算结果表明,所提出的方法具有很高的计算精度和计算效率。     

用于两群瞬态中子扩散计算的节块方法

采用非线性迭代节块方法作为空间近似方法 ,同时使用隐式差分和时间积分方法作为时间域近似方法 ,求解两群多维瞬态中子扩散方程 ,并给出基准问题的计算结果。     

Variant of Green's Function Nodal Method for Neutron Diffusion

A variant of the Green's function nodal method derived from the boundary integral form of the multigroup neutron diffusion equation in rectangular geometry is presented. As usual in the nodal methods, the multi-dimensional diffusion equation is integrated in the transverse direction. The resulting 1D diffusion equation is solved following the Boundary Element technique in one dimension. In this way a weighted residual method is obtained, with a Green's function for weighting, but with different boundary conditions than normally applied in the Green's function nodal methods. Mathematical formulation of the method is given and the iteration procedure is described. A computer program BINDIF has been designed, based on the new method. Its capabilities include the solution of the multigroup neutron diffusion equation of ID, 2D and 3D rectangular lattices. The BINDIF program has been checked against other methods used for global reactor calculations on benchmark problems, representative of realistic power reactor cores. The results indicate that the method is attractive to design highly efficient algorithms for a large mainframe, a personal computer or a parallel processor.     

一种节块展开法

采用分离热中子方程的技巧 ,节块展开法解中子扩散方程 ,可提高计算速度 ,节省计算时间约 40 %。     

基于对称性原理的三维六角形几何解析节块法

以多群中子扩散方程解析解为基础 ,利用方程及求解域的对称性建立了一个新的数值求解多群扩散方程的理论模型 ,并将该模型应用于三维六角形几何。和普通节块法相比 ,该方法可避免因几何引起的奇异性问题 ,且所得的解在求解域内任意点上都满足扩散方程。三维WWER基准问题的校算表明了该方法是求解六角形几何扩散问题的先进方法     

基于非均匀变分节块法的pin-by-pin计算加速算法研究

计算效率是制约pin-by-pin计算工程应用的主要因素之一。本文利用三维扩散的非均匀变分节块法的非均匀节块的描述能力,在不改变原问题栅元均匀化材料分布的前提下,将传统pin-by-pin计算中使用的均匀材料细网剖分方式替代为非均匀材料粗网剖分方式（粗网加速方法）,既能保证pin-by-pin的计算分辨率,又能显著降低红 黑迭代所需的浮点数操作数目,减小内迭代的计算代价。针对外迭代,运用广义矩阵分离加速（GPM）算法和粗网有限差分（CMFD）算法提高源迭代的收敛速度,降低计算时间。数值结果表明,提出的加速算法能在保证计算精度的前提下,有效提高pin-by-pin计算的效率。     

中子平衡节块离散纵标法及CMFD加速技术研究

本文基于横向积分离散纵标方程,解析得到横向积分通量中出射通量与入射通量的关系,并根据类似于扩散方程节块展开法的输运节块中子平衡方程形式,得到了一种高效的节块离散纵标法数值迭代策略。数值结果表明,本文提出的方法可行且数值结果正确。此外,粗网有限差分(CMFD)加速技术在节块离散纵标法中也取得了非常好的应用效果。