基于随机抽样法的多群核数据不确定性影响分析

基于随机抽样方法,研究多群核数据不确定性对反应堆物理计算的影响。首先利用SCALE软件包中核数据协方差矩阵和自主开发的随机抽样模块SAMP,得到多群微观截面等核数据的抽样值,之后分别使用SCALE/TRITON和PARCS程序进行组件计算及堆芯稳态计算,最后通过统计分析得到组件和堆芯计算结果的不确定度。以Almaraz压水堆核电厂装载的燃料组件和首循环堆芯为对象,研究了不同燃耗下有效增殖因子、动力学参数、核素浓度和双群均匀化宏观截面等组件计算结果,以及堆芯功率分布等堆芯计算结果的不确定度。分析结果表明:组件计算结果不确定度多随燃耗变化,快群宏观截面不确定度总体高于热群;堆芯计算结果受核数据不确定性影响显著,其中稳态径向功率分布的最大不确定度为1.9%左右。     

考虑中子泄漏修正的快堆蒙特卡罗少群截面参数制作与验证方法

一种基于B1均匀化方程的泄漏修正模型在连续能量蒙特卡罗程序TRIPOLI4中得以实现并且用于制作少群截面参数。此蒙卡泄漏修正模型通过在连续能量的蒙卡模拟以及求解B1均匀化方程之间迭代,最终得到蒙卡模拟下的临界状态。通过此方法得到的少群截面参数较其他蒙卡以及确定论方法有两点显著优势:用于求解B1均匀化方程的少群常数是用通过临界状态的通量谱得到的;考虑了泄漏效应的蒙卡模拟可以更真实地反映组件计算时的能谱状态。为验证此泄漏修正模型,一个由连续能量的TRIPOLI4模拟而得到的数值临界实验被用于分析与比较。通过与其他蒙卡程序SERPENT以及确定论程序ECCO进行结果对比,可证明此B1泄漏修正方法能够给出更精确的用于堆芯计算的少群截面参数。     

基于点截面的快堆组件均匀化参数计算方法

快中子反应堆的中子学计算中,少群参数的计算精度直接影响最终的计算精度。通过直接利用点截面的方法产生具体问题的精细群截面,随后进行组件输运计算并以获得的中子通量密度分布归并能群从而得到组件的均匀化少群参数,可以较精确地考虑中等质量核素在中高能量段具有的非常强烈的弹性散射共振效应以及全能量段存在的多核素共振干涉效应等问题。计算结果表明,由点截面产生的细群截面误差均在1%以内,进行能谱计算并利用该能谱归并能群得到少群参数的误差也在1%以内。随着截面精度的改善,最终堆芯计算的精度得到明显提升。     

基于定量重要性分析的燃耗链压缩方法

核反应堆物理计算中的燃耗计算需要使用燃耗链,但是评价核数据库所定义的燃耗链对于组件计算以及堆芯微观燃耗计算过于精细,传统的燃耗链压缩方法大都是半经验性的,适用范围和精度有限。提出了一种通过定量评估各核素与各反应道重要性实现压缩燃耗链的方法。重要性分析的数据基础是代表性问题的精细燃耗链计算结果,方法是考察每一个单元压缩操作对中子吸收、中子产出以及目标核素原子核密度的影响。该方法被应用于压水堆组件计算中燃耗链的压缩,随后分别应用精细燃耗链和压缩燃耗链对选取的验证算例进行了计算。结果的对比分析显示,在保证计算精度需求的前提下,该燃耗链压缩方法能够显著降低燃耗链规模,满足节省存储开销和时间的需求。     

行波堆深燃耗的计算特点

行波堆属于新概念堆型,卸料燃耗深度可达400 GWd/tHM,是现有快堆的3~4倍、压水堆的6~8倍,较高的卸料燃耗深度对堆芯物理分析工具计算正确性提出挑战。基于此,以KYLIN-1程序为基础,从能谱、裂变产物核素重要性、燃耗计算误差累积等方面探究行波堆深燃耗计算特点。对典型行波堆六角形组件分析结果表明:低富集度铀组件寿期初、末能谱差别较大,采用单一权重谱制备的多群截面库用于其燃耗计算时,无限增殖系数偏差较大;为保证行波堆深燃耗计算的正确性,燃耗链应包含重要的70种裂变产物核素;行波堆深燃耗计算时,由于燃耗步增多累积的误差较小,无限增殖系数偏差每燃耗步约为0.001%。     

MCNP-FISPACT耦合燃耗计算程序开发与测试

反应堆堆芯的燃耗计算关系到堆芯的燃料管理,并直接影响堆芯的经济性评估,因此如何快速且准确地对堆芯进行燃耗计算一直是反应堆物理设计的研究重点之一。随着反应堆的发展,其几何结构和物理特性日渐复杂,现有的一维、二维耦合燃耗程序因其在几何处理上的限制,难以满足先进反应堆精细设计分析的要求。为对复杂反应堆堆芯的燃耗情况进行计算,结合粒子输运程序MCNP 处理复杂几何和燃耗程序FISPACT处理核素全面的特点,开发了接口程序耦合MCNP 和FISPACT来进行燃耗计算,并对耦合程序进行了计算验证。采用了IAEA 基准校核例题和CFETR中国聚变工程实验堆例题进行程序验证,经计算得出的有效倍增因子随燃耗的变化曲线和TBR等数据与标准例题的结果符合良好,其误差在可接受范围内。     

基于不同ENDF/B的ACE格式库参数制作与初步检验（英）

评价核数据库是反应堆物理分析的基础。本研究调研了各个时期重要版本的评价核数据库ENDF/B-Ⅳ,Ⅴ.2,Ⅵ.8,Ⅶ.0,Ⅶ.1,用国际著名的核数据处理程序NJOY进行加工得到五组连续能量点截面库,对部分核素的微观截面进行比较,利用堆用蒙卡程序RMC进行临界基准检验。结果表明:基于ENDF/B-Ⅶ.1制作的连续能量中子截面库具有更高的精确度和良好的可靠性。     

基于线性核素链的燃耗算法与蒙特卡罗程序耦合计算

根据线性核素链原理和反应堆燃耗的特点,建立相应核数据库并采用回溯算法生成自适应核素链,完成核素的遍历和计算,形成多群点燃耗计算程序,能够独立进行燃耗计算并具有完整的输出结果形式。同时将所开发的燃耗计算程序与蒙特卡罗程序进行耦合,完成接口模块的设计,形成可用于研究堆和核电站的燃耗-输运耦合计算工具。将所开发的输运-耦合计算程序应用于中国实验快堆首炉堆芯燃耗的计算,将计算结果与现有设计数据进行比较。经过初步分析表明:新的燃耗计算程序能够精确计算锕系核素含量,包括易裂变核素和生成量很小的次锕系核素。对某些锕系核素如Pu241的计算结果还存在较大偏差,这需要对计算结果进一步分析,来确认偏差是来自计算过程还是相关的截面数据。整个燃耗-输运耦合计算系统对裂变产物的处理和反应性变化的计算也与现有的设计数据符合良好。     

基于不同ENDF/B的ACE格式库参数制作与初步检验（英文）

评价核数据库是反应堆物理分析的基础。调研了各个时期重要版本的评价核数据库ENDF/B-Ⅳ,Ⅴ.2,Ⅵ.8,Ⅶ.0,Ⅶ.1,用国际著名的核数据处理程序NJOY进行加工得到五组连续能量点截面库,对部分核素的微观截面进行比较,利用堆用蒙卡程序RMC进行临界基准检验。结果表明:基于ENDF/B-Ⅶ.1制作的连续能量中子截面库具有更高的精确度和良好的可靠性。     

临界-燃耗耦合计算方法

基于蒙特卡罗模拟方法,采用MCNP的多群计算程序模拟中子输运方程,并与栅元均匀化程序WIMS耦合,实现了临界-燃耗耦合计算。具体过程是:首先扩展MCNP的多群功能,将其能群扩展为69群;然后,由接口程序将WIMS程序产生69群共振、自屏宏观中子截面转化为ACE格式的多群截面;其次,将新产生的多群截面提供给MCNP,完成临界-燃耗计算;最后,利用此耦合程序进行了基准题校核计算以及实验对比。计算结果表明,此耦合程序是可靠和正确的。     

蒙卡燃耗中的氙振荡现象分析及计算研究

根据氙振荡产生的机理,按照燃耗步长来划分:在短步长条件下会产生物理氙振荡,在长步长条件下会产生数值氙振荡。研究发现,当燃耗步长增大到19 h,物理氙振荡的振幅最小,随着燃耗步长继续增大,表现为数值氙振荡,当燃耗步长27 d,数值氙振荡振幅最小。采用平衡氙方法强制使中子通量与氙浓度平衡,在堆芯物理计算程序(RMC)的输运模块中运用平衡氙方法对碘氙的浓度进行不断的迭代更新,在保证收敛的情况下抑制了氙振荡现象的发生。     

径向和轴向倒料行波堆概念设计研究

给出了径向和轴向倒料行波堆堆芯的详细设计,通过燃耗计算软件MCORE对两种堆芯进行了分析计算。对于轴向行波堆,得到了稳定的核子密度分布和功率分布,并模拟出增殖-燃耗波。稳态时,kef f为1.065,波速约为5.0 cm/a,燃耗深度达到400.0 MWD/kg-HM。对于径向倒料行波堆,采用由外向内的倒料方案,经过一定倒料周期后功率分布趋于稳定。研究发现,渐进稳态kef f随倒料周期的增加呈抛物线变化,燃耗深度随倒料周期的增加线性增大。以最低功率峰为依据,确定倒料周期450 d为最佳倒料周期。此时,渐进稳态kef f为1.020,平均燃耗达到156.0 MWD/kg-HM。     

Analysis of diffuse scattering of single crystals using monte carlo methods

While conventional crystal structure analysis using Bragg intensities reveals only information about the average structure of the crystal, diffuse scattering contains additional information about the disorder, i.e. departure from the average structure, of the studied material. Two different approaches to the analysis of diffuse scattering based on Monte Carlo methods are described in this paper: the direct Monte Carlo (MC) simulation technique and the Reverse Monte Carlo (RMC) method. The MC method requires the construction of a model for the disorder based on physical and chemical considerations and the selection of a set of near-neighbour interactions. The given model is realized by minimizing the total energy of the crystal via MC simulations. Next, the corresponding diffraction pattern is calculated and compared with the experimental data. By adjusting the near-neighbour interaction and repeating the process, a qualitative “match” between observed and calculated diffuse scattering is obtained. In contrast, the RMC method minimizes the difference between observed and calculated diffuse scattering intensities directly. This method leads to one real space structure consistent with the observed diffuse scattering but does not automatically result in a chemically sensible structure or further insight into the particular disorder problem.

The first example given in this paper demonstrates the viability of the RMC method by refining diffuse scattering data calculated from simulated structures with known disorder parameters. These structures were generated using the MC technique. As a second example MC and RMC simulations of the diffuse scattering of stabilized zirconias (CSZ) are shown, modelling occupational disorder as well as displacements.     

Study of ground states of <Superscript>3,4,6</Superscript>He nuclides by Feynman’s continual integrals method

The energy and the square modulus of the wave function for the ground states of helium nuclides ^3,4,6He has been calculated by Feynman’s continual integrals method. A new parameterization of the shell model for light nuclei is proposed.     

HIRFL–CSR加速器中束流与真空中剩余气体的碰撞损失

研究了重离子加速器中束流与真空中剩余气体的碰撞损失过程和碰撞截面,在依据大量实验数据的基础上,提出了一组计算离子一原子的电荷交换截面的经验公式.以兰州重离子加速器HDRFL及冷却储存环CSR为例,给出了依据碰撞截面的公式计算束流在加速器真空中的传输效率的方法,并计算了在不同真空度下HIRFL的ECR源轴向注入束运线、注入器SFC、前束运线、主加速器SSC和后束运线等不同加速阶段及CSR的传输效率,并提出合理的真空度要求.HIRFL的真空分布测量和束流的损失测量证明了该计算方法的可靠性.     

Photoionization and binding energy of a donor impurity in a quantum dot under an electric field: Effects of the hydrostatic pressure and temperature

Using the perturbation approach, we have calculated the donor impurity related photoionization cross-section in a quantum dot under different temperature and hydrostatic pressure conditions. Our calculation have revealed the dependence of the photoionization cross-section on the confinement strength, temperature and hydrostatic pressure.     

基于区域分解的CTF全堆子通道热工计算研究

分别用CTF和反应堆蒙卡程序RMC对BEAVRS基准题进行全堆精细建模，由RMC统计径向及轴向功率分布并作为CTF的功率输入。利用CTF的区域分解技术，进行BEAVRS全堆pin by pin子通道计算，采用193个核并行计算，耗时268 s，得到了精细的燃料棒中心及表面温度、冷却剂温度及密度、空泡份额、包壳温度等重要参数，验证了CTF进行全堆子通道计算的高效性及可靠性，为实现基于RMC和CTF的核热耦合计算奠定了重要基础。     

A new continuum model with driver's continuous sensory memory and preceding vehicle's taillight

Car taillights are ubiquitous during the deceleration process in real traffic, while drivers have a memory for historical information. The collective effect may greatly affect driving behavior and traffic flow performance. In this paper, we propose a continuum model with the driver's memory time and the preceding vehicle's taillight. To better reflect reality, the continuous driving process is also considered. To this end, we first develop a unique version of a car-following model. By converting micro variables into macro variables with a macro conversion method, the micro car-following model is transformed into a new continuum model. Based on a linear stability analysis, the stability conditions of the new continuum model are obtained. We proceed to deduce the modified KdV-Burgers equation of the model in a nonlinear stability analysis, where the solution can be used to describe the propagation and evolution characteristics of the density wave near the neutral stability curve. The results show that memory time has a negative impact on the stability of traffic flow, whereas the provision of the preceding vehicle's taillight contributes to mitigating traffic congestion and reducing energy consumption.