HPR1000堆芯装载50%MOX组件的燃料管理方案北大核心CSCD

针对HPR1000压水堆堆芯,开展了应用MOX(混合氧化物燃料)组件的燃料管理方案初步研究。对MOX燃料组件进行设计,研究了MOX燃料成分及燃料棒在组件内的布置。在此基础上,开展了1/4堆芯年换料、18个月长周期换料,并装载50%MOX组件这两种燃料管理方案研究。通过与UO2堆芯的对比,分析了装载50%MOX组件堆芯的核特性。分析结果表明,两种50%堆芯装载MOX组件的燃料管理方案,其堆芯主要物理参数均满足核设计准则要求。     

基于VENUS-Ⅱ基准模型的SuperMC程序验证

为了验证SuperMC软件系统对装载MOX燃料压水堆的临界计算能力，采用国际经合组织核能署(OECD/NEA)2001年发布的三维VENUS-Ⅱ国际基准模型对SuperMC3.1版本进行了测试验证。本次测试包括栅元和堆芯两个部分，分别计算了栅元无限增殖因数、重核反应率、堆芯有效增殖因数、堆芯轴向裂变反应率等关键物理参数。将SuperMC计算结果与基准模型实验测量值以及MCNP计算值作了对比。结果显示:在测试范围内，SuperMC计算值与参考值吻合得较好，表明SuperMC可应用于含MOX燃料堆芯的临界计算。     

300#研究堆寿期内上联箱铝材中子注量分析

材料在辐照过程中所受的中子注量是辐照性能研究中的一个重要参数。上联箱铝材作为300#研究堆关键结构材料,经历了从反应堆首次临界到退役的全过程,极具材料辐照效应研究价值。为获取整个反应堆运行寿期内的上联箱中子注量水平,须克服堆芯装载变化频繁与堆芯不断扩大装载两大关键难点,故提出了堆芯归并等效计算方法。通过该方法的成功应用,得到了300#研究堆寿期内上联箱铝材的中子注量,并进行了误差分析。     

西安脉冲堆堆芯燃料管理正交优化计算

根据西安脉冲堆工程的实际需要,研制了脉冲堆堆芯燃料管理计算软件包HEX ICFM,并建立了正交优化模型,研制了换料优化计算软件包HEX ORTH.软件包中栅元计算采用了WIMS D 4程序,堆芯扩散计算程序采用了二维六角形节块程序SIXTUS 2.应用HEX ICFM对西安脉冲堆首循环堆芯参数进行了计算,并用HEX ORTH对第3循环末堆芯燃料装载和30根备用新燃料元件进行了堆芯优化分析,得到了目标函数为max(K_eff^BOC)的最佳堆芯倒换料方案.     

177堆芯24个月换料可行性研究

与18个月换料相比,压水堆核电站24个月换料能减少大修次数,提高机组负荷因子,增加发电量。基于装载177组件的堆芯,通过提高新燃料组件富集度和增加批换料组件数使堆芯循环长度达到24个月换料周期要求,考虑实际24个月换料和名义24个月换料高低两种电厂可利用因子。考虑燃料组件费用、大修费用、乏燃料处理费用和发电收益等进行换料方案经济性分析评估,并和典型18个月换料经济性作比较。177堆芯平衡循环装载88组富集度为4.95%的燃料组件,能满足名义24个月换料循环长度的需要,组件平均卸料燃耗约48 GWd/tU;装载104个燃料组件的堆芯能满足实际24个换料循环长度的要求,堆芯参数满足相关安全限值要求。结果表明,177堆芯24个月换料具有可行性,其高负荷因子下的经济性与18个月换料相当。     

基于共轭离散纵标的减方差方法

对于深穿透类型的屏蔽计算,为了得到较为可信的统计结果,蒙特卡罗方法(MC方法)需要模拟大量的粒子,巨大的计算时间是其存在的主要问题。源偏倚和权窗技巧能够有效降低深穿透问题的计数误差。开展了基于共轭离散纵标(SN)的MC减方差方法研究,根据SN方法的共轭注量率计算并生成了源偏倚和权窗参数,编写了JMCT程序的源抽样子程序,并且在秦山一期测量值基础上进行了验证,成功应用到CAP1400压力容器快中子注量率和堆腔中子和光子剂量率计算中。数值结果表明,对于深穿透屏蔽计算问题,和无偏的MC方法相比,基于共轭SN的MC减方差方法能够在保证结果精度的前提下,提高计算效率1~2个量级。     

JMCT在CPR1000工程设计中的验证与确认

CPR1000系列反应堆是目前国内广泛应用的第二代压水堆型号之一，蒙特卡罗程序在CPR1000系列反应堆的验证与确认是该程序实现反应堆工程设计应用的关键环节。基于某CPR1000机组实际参数，使用由国内单位研发的蒙特卡罗程序JMCT在该机组开展了粒子输运建模计算，分别进行了临界计算和固定源计算，并进行了验证与确认。对于临界计算，采用JMCT建立了全堆芯pin-by-pin模型，计算了堆芯有效增殖因子和功率分布。对于固定源计算，建立适用于屏蔽分析的反应堆模型和辐照监督管精细结构模型，计算了两个核电机组多个循环的辐照监督管探测器位置累积快中子注量。通过将JMCT的计算结果与参考程序的计算结果、反应堆实际测量值进行了对比，验证了JMCT程序在CPR1000反应堆工程设计中的实际使用效果，证明了JMCT程序具备工程级的计算精度。     

堆外探测器响应函数三维空间分布计算

堆外探测器响应函数代表了堆芯活性区各组件对堆外探测器计数率的贡献,反映了堆芯功率分布与探测器计数率的关系。研究了三维离散纵标法(SN)程序TORT的共轭输运方法,并开发相应的处理程序,实现了柱坐标下的三维共轭中子注量率到压水堆各燃料组件响应函数的转换。并基于CAP1400核电厂反应堆模型,分析了其堆外探测器响应函数空间分布的特性,与采用TORT多次正向输运计算结果进行了对比分析,两者符合较好。通过本文研究,实现了压水堆核电厂堆外探测器响应函数的三维空间分布计算。     

高温气冷堆堆芯中子时空动力学模拟计算

研究开发三维圆柱几何堆芯多群中子时空动力学改进准静态方法模拟计算程序.对给定的模块式高温气冷堆模型进行模拟计算.初始状态下,计算结果与中子扩散程序CITATION吻合很好.动态情况下,模拟堆芯反应性、堆内各能群中子平均注量率和堆芯相对功率等物理量随时间变化,计算结果与理论分析一致.     

聚丙烯酸铅辐射防护材料的制备及性能研究

采用化学接枝聚合法制备了聚丙烯酸铅辐射防护材料,利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和扫描电镜（SEM）对其结构进行了分析,并利用多道γ谱仪测量了其屏蔽率.利用EGSnrc软件,通过蒙特卡罗模拟,理论计算了防护材料的屏蔽率,讨论了引入样品前后,注量和剂量的变化规律.结果表明：制备的防护材料具有优良的屏蔽性能,其屏蔽效果与射线能量有关.在纯空气介质中,注量和剂量的变化均与粒子能量相关,注量随深度成不连续的阶梯分布,梯高相等,梯宽逐渐变窄,剂量随深度缓慢增加.样品引入后,在空气介质区域,注量和剂量的变化不再与能量相关,而与样品的厚度有关.样品介质区域和空气介质区域的注量都成非线性变化,注量和剂量的变化率在样品与空气分界处,出现了明显的转折. 关键词： 辐射防护 屏蔽性能 EGSnrc     

堆内特殊材料辐射发热率计算研究

辐射发热率是灰棒等堆内特殊材料性能研究、热工安全分析和力学分析的重要输入参数,因此堆内特殊材料的辐射发热率评估是新型堆内材料研究的重点内容之一。为了提高中子和光子辐射发热率的计算精度,开发了蒙特卡罗(MC)程序源项子程序,制作了堆内特殊材料截面参数,建立了CAP1400计算模型,采用三维蒙特卡罗程序模拟计算特殊材料在CAP1400堆内的辐射发热率。MC程序能够更加精确地计算出CAP1400堆内特殊材料的辐射发热率,而且能够给出辐射发热率的空间分布,从而更好地支持堆内特殊材料相关的灰棒等部件的国产自主化设计。29016019     

国和一号(CAP1400)首循环堆芯启动物理试验高保真模拟分析北大核心CSCD

为了避免启动物理试验参数预测值不准确,影响电厂调试启动,可利用数值反应堆对启动物理试验参数进行精准预测。使用CAP1400数值反应堆系统中的蒙特卡罗粒子输运程序JMCT、确定论高保真模拟程序NECP-X及先进中子学程序SCAP-N,对CAP1400反应堆首循环堆芯进行建模,开展启动物理试验高保真模拟。数值结果表明,以JMCT程序为参考,NECP-X程序与SCAP-N程序对于灰棒组价值的绝对计算偏差在±8×10^(−5)以内,对于黑棒组价值的相对计算偏差在±3%以内,对于黑棒总价值的相对计算偏差在±1%以内,对于组件相对功率分布的相对计算偏差在±2.5%以内,各程序计算结果符合得很好,可有效支撑反应堆的调试启动过程。     

Intercomparison of the response of different photon and neutron detectors around a spent fuel cask

An intercomparison of the response of different photon and neutron detectors was performed in several measurement positions around a spent fuel cask (type TN 12/2B) filled with 4 MOX and 8 UO₂ 15 × 15 PWR fuel assemblies at the nuclear power plant Gösgen (KKG) in Switzerland. The instruments used in the study were both active and passive, photon and neutron detectors calibrated either for ambient or personal dose equivalent.The aim of the measurement campaign was to compare the responses of the radiation instruments to routinely used detectors.It has been shown that especially the indications of the neutron detectors are strongly dependent on the neutron spectra around the cask due to their different energy responses. However, routinely used active photon and neutron detectors were shown to be reliable instruments.     

中子注量率波动修正因子及其应用

在中子核反应研究中,尤其是在利用活化法进行中子核反应截面测量研究时,需要准确测量样品辐照的中子注量。监督反应标准截面法简便可行,在一些核反应截面测量研究中经常用来定量样品辐照的中子注量。在利用监督片核反应剩余核的放射性活度计算平均中子注量率时,中子注量率波动修正因子是一个很重要的参数。对中子注量率波动修正因子进行了详细阐述,通过理论推导给出了中子注量率波动修正因子的定义,从实际应用出发讨论了中子注量率波动修正因子的使用条件和监督反应的选择原则。Incident neutron flux has to be measured accurately in the neutron reaction study especially in the neutron reaction cross-section measurement with activation method. Average neutron flux in the irradiated sample is usually determined by the monitor reaction with reference cross-section values. However, the average incident neutron flux, based on the radioactivity of the residual nuclei produced in the monitor reaction, is dependent upon the neutron flux fluctuation. In the procedure of the average neutron flux calculation, the correction factor for the neutron flux fluctuation plays a key role. In this paper, definition of the neutron flux fluctuation correction factor is inferred heoretically. The selection principles of the monitor reaction and the utilization of the correction factor have been discussed.     

Assessment of sensitivity of neutron-physical parameters of fast neutron reactor to purification of reprocessed fuel from minor actinides

The work is devoted to computational investigation of the dependence of basic physical parameters of fast neutron reactors on the degree of purification of plutonium from minor actinides obtained as a result of pyroelectrochemical reprocessing of spent nuclear fuel and used for manufacturing MOX fuel to be reloaded into the reactors mentioned. The investigations have shown that, in order to preserve such important parameters of a BN-800 type reactor as the criticality, the sodium void reactivity effect, the Doppler effect, and the efficiency of safety rods, it is possible to use the reprocessed fuel without separation of minor actinides for refueling (recharging) the core.     

全堆芯Pin by Pin中子扩散节块法CMFD加速

采用节块方法中有效的半解析方法求解中子扩散方程，在径向采用pin by pin的计算方式且中子通量基于两阶展开，在轴向采用基于4阶展开中子通量的节块法，并且进行全堆粗网有限差分（CMFD）加速，以达到计算精度与计算效率的平衡.通过IAEA 2D/3D基准问题和自定义3D pin by pin参考问题的数值计算，验证所提出的方法能够达到预期的精度，同时CMFD能够取得很好的加速效果.     

Preliminary study on CAD-based method of characteristics for neutron transport calculation

Our new method makes use of a CAD-based automatic modeling tool, MCAM, for geometry modeling and ray tracing of particle transport in method of characteristics (MOC). It was found that it could considerably enhance the capability of MOC to deal with more complicated models for neutron transport calculation. In our study, the diamond-difference scheme was applied to MOC to reduce the spatial discretization errors of the flat flux approximation. Based on MCAM and MOC, a new 2D MOC code was developed and integrated into the SuperMC system, which is a Super Multi-function Computational system for neutronics and radiation simulation. The numerical results demonstrated the feasibility and effectiveness of the new method for neutron transport calculation in MOC.