双排棒组件超临界水堆堆芯方案设计

结合国际上多种超临界水堆堆芯设计方案的优点,提出了一种新的压力容器式低泄漏堆芯设计方案,其特点是,堆芯中采用了双排棒正方形闭式燃料组件和三区低泄漏换料.双排棒燃料组件由两排燃料棒包围一个慢化剂水棒构成,可以使得慢化均匀;三区低泄漏换料可以大大延长堆芯寿期,降低压力容器快中子注量.通过堆芯三维物理热工耦合计算发现,该方案寿期内的最大包壳温度(MCST)为684℃,堆芯寿期为300个有效满功率天,且功率分布平坦.在此基础上,对所有组件进行了更为保守的子通道热工水力计算,得出MCST为685.3℃,进一步表明所提堆芯设计方案在物理热工方面是可行的.     

三维任意几何光子成像系统的散射修正及图像重建方法

在客体材料密度重建过程中考虑散射光子的影响,研究了在重建过程中通过迭代扣除散射贡献进行散射修正的重建方法.针对三维任意几何结构问题,利用AutoCAD的二次开发功能实现几何前处理,开发了用于散射量计算的快速光子输运计算程序及基于三维任意几何结构的迭代法图像重建程序(IPOR).通过与蒙特卡罗程序MCNP进行数值比较,可知文中采用的散射修正方法在达到与蒙特卡罗方法相当精度的同时,其计算效率可提高2个数量级.重建计算结果表明,IPOR的重建精度远高于未进行散射修正的直接求解法的重建精度.     

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。     

基于广义等价理论的高保真共振计算方法

采用伪核素方法,建立了能够精确快速处理干涉效应的计算方法,在分析广义等价理论特点的基础上,提出了高保真的共振计算方法。该方法首先根据实际问题的几何,建立238U的非均匀共振积分表,基于此核素采用广义等价理论处理栅元间的互屏效应,获得不同位置燃料棒的背景截面,然后根据背景截面在非均匀截面表中插值建立不同燃料棒的等效栅元,在此栅元的基础上根据实际问题中燃料棒内的温度分布和核素分布进行超细群计算,从而获得燃料棒内不同位置共振核素高保真的有效共振截面。     

高保真物理-热工耦合计算方法研究及应用

反应堆高保真物理-热工耦合计算可以更准确、更详细地模拟和预测反应堆堆芯行为,从而进一步提高核反应堆的安全性和经济性。基于精确的几何建模与高精度的中子学计算方法,通过耦合pin-by-pin子通道热工水力计算,进行了高保真中子学和物理-热工耦合计算方法研究,研制了反应堆高保真物理-热工耦合计算程序NECP-X/CTF。在此基础上分析了燃料棒导热模型、间隙导热率等计算模型对高保真物理-热工耦合计算结果的影响,最终将耦合系统应用于大型压水堆关键安全参数的计算。结果表明,高保真物理-热工耦合不但可以获得精确的宏观参数,还可以获得精细的燃料棒功率、燃料棒温度等精细参数。     

蒙特卡罗与离散纵标耦合方法在压水堆堆腔漏束计算中的应用

为克服蒙特卡罗(MC)方法计算时间长和离散纵标(SN)方法复杂几何描述不精确的困难,采用SN-MC耦合计算流程,研究了基于蒙特卡罗方法和离散纵标方法的耦合方法。耦合方法的主要思想是根据离散纵标程序提供的中子角通量,利用接口程序计算出面源的分布概率,然后由修改后的源抽样子程序生成包括上下圆面源和圆柱面源的组合源,提供给蒙特卡罗程序进行计算分析。初步计算结果表明,该耦合方法是正确的,可用于压水堆堆腔漏束的计算分析。     

压水堆堆芯功率分布在线监测计算中的探测器失效诊断与处理方法

作为堆芯功率分布在线监测计算的重要输入参数，堆内中子探测器的测量数据对堆芯功率分布在线监测具有重要影响，因此在线监测计算中探测器失效的诊断和处理十分必要。采用谐波展开法进行堆芯功率分布的在线监测计算，采用直接观察法、探测器测量值比较法以及探测器重构值比较法分三个阶段对探测器失效进行诊断。基于以上理论，在在线监测系统NECP-ONION中加入探测器失效诊断功能，利用BEAVRS基准题对失效诊断和处理进行验证。数值结果表明，将三阶段的诊断方法结合使用，不仅可以有效判断探测器完全失效的情况，同时对于探测器测量值偏离正常值也具有判断能力。对于探测器失效的处理，NECP-ONION具有较好的探测器失效承受能力。当探测器测量值严重偏离正常值时，程序可诊断其失效并去除错误测量值信息后进行重构；当偏离正常值不足以做出失效诊断时，在线监测程序监测计算精度在可接受范围内。     

基于非结构网格的中子输运方程计算方法研究

针对非结构网格下中子输运方程的求解方法问题，分别研究了球谐函数（Pn）有限元方法、离散纵标（Sn）有限元方法、三角形穿透概率方法和三角形节块Sn方法的计算模型．结果表明：有限元方法具有比较高的计算精度；Pn方法避免了Sn方法中的“射线效应”现象，而Sn有限元方法则具有容易处理真空边界条件的优点；三角形穿透概率方法的计算时间最快；三角形节块Sn方法则可以保证在计算较快的情况下同时具有较高的计算精度．根据上述4种方法分别研制了相应的计算程序，利用基准题进行了验证并分析了各自的优缺点，计算结果表明每种方法均能得到满意的计算精度．     

三维离散纵标中子输运稳态及瞬态动力学计算

基于著名输运程序DOT4．2，开发了三维离散纵标中子输运稳态及瞬态动力学计算程序．对时间变量采用直接的无条件稳定且具有高精度的全隐式向后差分格式进行离散处理，将瞬态输运方程转化为各个离散时间步上的固定源型稳态中子输运方程进行求解．通过对TAKEDA基准题及输运瞬态基准题的校验计算表明：该三维稳态程序能准确地给出有效增殖系数以及各区的区域平均中子通量密度，其相对误差分别小于0．1％和4．0%；对于缓发超临界和瞬发超临界问题，三维瞬态程序的计算结果均与参考值吻合良好．本三维程序可以为复杂反应堆堆芯的临界计算和瞬态动力学特性分析提供一个有效而准确的分析工具和手段．     

ADS瞬态分析中的概率论-确定论耦合方法

针对加速器驱动次临界系统(ADS)瞬态问题,采用预估校正改进准静态方法(PCQS)处理时空中子动力学方程中的时间自变量,采用蒙特卡罗方法处理相应的空间-角度-能量自变量,重点解决了低次临界度下模拟计算不稳定的问题,验证了TWGIL-Seed-Blanket动力学基准问题和小型模拟ADS问题,得到瞬态过程的功率变化结果,与基于其他方法的程序比较,经初步验证取得了较好结果,证明了该耦合方法可行。