压水堆六角形燃料组件均匀化 计算软件包TPFAP-HEX

介绍了所研制的具有工程实用价值的压水堆六角形燃料组件均匀化计算软件包。该组件中子空间能谱的计算采用穿透概率法与响应矩阵法相结合的方法，在六角形几何内求解中子积分输运方程。在此方法中，栅元内中子源采用空间线性或二次近似，栅元表面中子通量密度角分布采用简化6P     

六角形组件均匀化参数计算程序TPFAP-HEX的验证及其对WWER反应堆的应用

利用IAEA及文献提供的俄罗斯WWER-1000反应堆燃料组件计算的基准问题,对我国研制的压水堆六角形组件均匀化参数计算软件TPFAP-HEX进行了校核计算。通过和CASMO-HEX以及俄罗斯库尔恰托夫研究院等国外研究机构在组件k_∞、栅元的功率分布以及各种反应性效应等方面的比较,可以初步得出结论:TPFAP-HEX软件的研制是成功的,它基本达到了工程计算的功能和精度要求。     

压水堆堆芯pin-by-pin计算环境效应处理模型研究

栅格非均匀计算过程中采用的全反射边界条件近似带来的中子射流效应和中子能谱干涉效应等环境效应对栅元均匀化常数具有较大影响。为在全堆芯pin-by-pin计算中处理环境效应带来的影响,本文从两个方面进行了计算分析。首先,基于棋盘式多组件问题对栅元均匀化群常数相对误差及各能群栅元不连续因子相对重要性进行了分析,可发现在等效均匀化常数中,热群不连续因子对全堆芯pin-by-pin计算精度的影响最重要;其次,基于最小二乘法建立了热群栅元不连续因子和堆芯中子学特征量之间的多项式函数关系,利用参数化技术提出了热群常数堆芯在线计算方法,其中堆芯中子学特征量包括扩散系数、移出截面、中子源项、归一化中子通量密度等。采用C5G7基准题和KAIST基准题进行了数值验证,计算结果表明,热群常数堆芯在线计算方法能有效降低全堆芯pin-by-pin计算特征值和棒功率相对误差,对处于不同燃料组件交界面附近的栅元,计算精度提升尤为显著。     

一种栅元等效均匀化计算的改进方法及其验证

传统的栅元等效均匀化计算方法一般采用体积-通量权重法,保证了在反射边界条件下各群通量和反应率的守恒,但该方法在边界入射流较强时有一定误差。本文提出了一种改进的等效均匀化方法,该方法以栅元边界入射流与出射流之间的响应等效作为理论基础,认为不需要保证等效前后的平均通量守恒,而应保证入射流与出射流以及各群反应率之间的响应关系守恒。和原有均匀化方法相比,改进方法几乎不增加任何计算量。对带反射层的平板问题及C5G7MOX基准例题分别进行测试计算,结果表明,改进的栅元等效均匀化方法对特征值和棒功率分布的计算精度有明显的改善作用。     

三维六角形组件压水堆堆芯燃料管理计算及程序系统研究

介绍所研制的WWER型压水堆堆芯燃料管理计算程序系统TPFAP-H／CSIM-H，六角形组件均匀化计算程序TPFAP-H是在压水堆正方形组件程序TPFAP的基础上，采用穿透概率法与响应矩阵方法相结合计算六角形组件内中子能谱分布，并考虑六角形栅元特点改造开发而成的CSIM-H是以先进六角形节块扩散程序为基础．参照SIMULATE程序功能而研制的物理-热工水力耦合的三维六角形节块PWR堆芯燃料管理程序两者通过接口程序LINK连接起来，可以考虑燃耗，功率、慢化剂密度变化．控制棒、氙等参数的多种反馈效应对IAEA的WWER-1000型Kalinin核电厂基准问题的校算的结果表明，临界硼浓度、功率和燃耗分布等结果与国际各研究机构的结果吻合良好，偏差均在工程要求之内。     

压水堆堆芯pin-by-pin计算环境效应处理模型研究

栅格非均匀计算过程中采用的全反射边界条件近似带来的中子射流效应和中子能谱干涉效应等环境效应对栅元均匀化常数具有较大影响。为在全堆芯pin by pin计算中处理环境效应带来的影响,本文从两个方面进行了计算分析。首先,基于棋盘式多组件问题对栅元均匀化群常数相对误差及各能群栅元不连续因子相对重要性进行了分析,可发现在等效均匀化常数中,热群不连续因子对全堆芯pin by pin计算精度的影响最重要;其次,基于最小二乘法建立了热群栅元不连续因子和堆芯中子学特征量之间的多项式函数关系,利用参数化技术提出了热群常数堆芯在线计算方法,其中堆芯中子学特征量包括扩散系数、移出截面、中子源项、归一化中子通量密度等。采用C5G7基准题和KAIST基准题进行了数值验证,计算结果表明,热群常数堆芯在线计算方法能有效降低全堆芯pin by pin计算特征值和棒功率相对误差,对处于不同燃料组件交界面附近的栅元,计算精度提升尤为显著。     

SN2D程序在C5G7基准例题上的验证与分析

C5G7基准例题因其具有强烈非均匀性、组件能谱差异大等特点,常用来检验软件计算有效性。在对栅元进行不同的几何等效和对原有的栅元等效均匀化方法进行改进的情况下,采用二维离散纵标法输运计算程序SN2D对C5G7基准例题进行了分析计算,给出了各种计算条件下k_eff和功率分布的计算误差。结果表明,SN2D程序可应用于C5G7基准例题的求解。计算结果可为求解类似问题时计算程序及条件的选择提供直接参考。     

超级均匀化方法在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中的应用与研究

在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中,采用超级均匀化（SPH）方法作为均匀化技术,对燃料组件传统SPH因子进行计算,生成了Pin-by-pin等效均匀化参数。针对存在中子泄漏现象的反射层组件,研究了与空间泄漏相关的SPH方法,在保证反应率守恒的基础上,同时保证各栅元各能群的中子泄漏率守恒,解决了存在中子泄漏时SPH因子迭代计算的不收敛问题,生成了反射层组件的等效均匀化参数。基于KAIST基准题,分析了压水堆堆芯Pin-by-pin计算中应用SPH因子的堆芯计算精度。数值结果表明,与传统组件均匀化计算方法相比,应用SPH方法的压水堆堆芯Pin-by-pin计算的计算精度更高。     

压水堆堆芯Pin-by-pin均匀化计算中非均匀泄漏修正模型研究

在压水堆堆芯Pin-by-pin均匀化计算中采用均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型对组件计算的中子能谱进行修正,本文研究了Pin-by-pin均匀化计算中均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型的实现方式,提出了非均匀泄漏修正模型和栅元均匀化方法的联合实现方式,并分析比较了不同栅元均匀化扩散系数产生方式的计算效果。数值结果表明,非均匀泄漏修正模型及由其产生的中子泄漏系数能有效提高压水堆堆芯Pin-by-pin计算的精度。     

六角形组件内精细功率分布的计算方法与程序

六角形组件内精细功率分布的计算方法与程序王侃（清华大学）谢仲生，陈学俊（西安交通大学）关键词六角形组件，精细功率分布，扩散方程，节块法１引言由节块法程序仅能得到关于每个组件的平均信息。而从热工计算或安全分析的角度考虑，要求知道组件内各个栅元的通量或功...     

中子输运计算界面流方法的微扰计算

以六角形几何中子积分输运计算界面流算法及其相对应的数学共扼方程计算为基础,利用微扰原理计算了当反应堆六角形组件中栅元核参数发生微量变化时系统反应性的变化。计算结果表明,本文所开发的基于六角形几何中子积分输运算法的微扰计算方法是正确的。     

输运方法求解堆芯均匀化问题

研究不连续因子在输运方法求解堆芯均匀化问题中的应用。选用的计算方法为二维离散纵标法(SN),重点讨论了普通燃料组件和强吸收的控制棒组件的均匀化处理。将不连续因子引入SN方法中、给出了两种不连续因子的求解方法以及修正控制棒组件均匀化吸收截面的修正因子。通过两个典型例题的计算显示改进效果。     

粗网节块法中非全反射边界条件下节块等效均匀化参数的计算

现有组件均匀化方法在组件能谱差异显著、堆芯非均匀性强烈的情况下应用效果不佳,本文提出采用Colorset均匀化方法来代替目前使用的单组件全反射边界均匀化方法,并阐述了非全反射边界条件下粗网格等效均匀化参数的计算原理、计算方法以及在C5G7-MOX 二维问题上的应用结果.     

穿透概率法求解二维六角形轻水堆燃料组件中子通量密度分布

研究利用穿透概率法求解二维六角形轻水堆燃料组件内中子通量密度分布。子区内中子源采用线性分布,子区表面通量密度在方向上采用简化6P1近似。提出了六角形组件周边水隙的处理方法。根据提出的模型,编制了TPHEX－C程序,并对六角形组件进行了计算,结果与蒙特卡罗方法计算的结果符合良好。     

界面流法计算反应堆六角形燃料组件中子通量密度分布

利用界面流法计算两维六角形轻水堆燃料组件中子通量密度分布。子区内中子源在空间上采用二次分布近似，还考虑了六角形组件周边水隙对组件内中子通量密度的影响。根据提出的模型，编制了TPHEX－E程序，并对一些轻水堆六角形组件问题作了计算，计算结果与蒙特卡罗方法计算结果进行了比较，符合良好。本程序可用于六角形轻水堆燃料组件计算。     

Improvement of the SPH Method for Pin-by-Pin Core Calculations

In this paper, improvement of the SPH method (the improved SPH method) is proposed. The SPH method is commonly used in pin-by-pin mesh core calculations to reduce cell-homogenization error. The investigation revealed that the normalization condition of the SPH factor in the conventional SPH method is not appropriate for multi-assembly calculations in which different assembly types are adjacent. Since the conventional normalization condition does not incorporate flux discontinuity between assemblies, cell homogenization error in assembly peripheral region becomes larger. In the improved SPH method, the SPH factor is divided by an averaged “cell-level” discontinuity factor obtained in each fuel assembly. Though the SPH factor is somewhat modified from the conventional value, no additional homogenization parameters (e.g. discontinuity factor) is necessary in core calculations. Test calculations were carried out in a simplified one-dimensional slab and two-dimensional PWR colorset geometries that simulate part of actual core geometry. The calculation results showed that the improved SPH method effectively reduce the cell-level homogenization error especially in assembly peripheral region. Since we can easily implement the improved SPH method by slight code modifications, it can be a promising candidate of the cell-homogenization method for pin-by-pin core calculations.     

二维六角形轻水堆燃料组件中子通量分布的计算

介绍利用穿透概率法求解二维六解形几何多群中子积分输运方程。子区内中子源及通量采用线性分布,子区表面通量在方向上采用简化６Ｐ１近似。根据提出的模型,编制了ＴＰＨＥＸ－Ｂ程序,并对一些轻水堆六解形组件问题做了计算,计算结果与ＭＣ结果进行了比较,符合良好。本程序可用于六解形轻水堆燃料组件计算。     

快堆控制棒组件非均匀效应修正方法研究

控制棒组件是快堆控制系统和安全保护系统的重要组成部分,快堆控制棒价值的准确求解至关重要。基于PASC?5程序的快堆少群均匀化群常数计算中使用直接体积均匀化方式,这会导致控制棒价值严重高估,必须对控制棒组件的非均匀效应进行修正。基于群常数修正的思路,本论研究了体积?通量权重、反应率之比守恒和反应性守恒3种方法在快堆控制棒组件非均匀效应修正中的应用;基于二维特征线程序开发了群常数修正因子计算程序FRHP。通过中国实验快堆算例进行测试验证,修正后的控制棒价值计算结果与MCNP计算的参考结果符合较好,表明3种方法均能对控制棒组件的非均匀效应实现有效修正,其中反应性守恒方法修正效果最好。