脉冲反应堆脉冲运行瞬态的子通道分析

为获得脉冲运行瞬态的堆芯温度场变化情况,本文开发了适用于低温、常压工况的脉冲反应堆瞬态热工分析子通道程序PRC-STAC。利用TRIGA MARKⅡ反应堆的瞬态参数对程序进行了验证,验证结果表明,二者符合较好。利用PRC-STAC程序计算了西安脉冲堆燃料元件和堆芯冷却剂的瞬态热工参数,并讨论了脉冲运行对燃料元件的安全影响。     

脉冲堆热工水力设计程序研制开发

介绍了中国核动力研究设计院自主开发的脉冲堆热工水力设计程序系统。它包括脉冲堆自然循环分析程序（MC－FLOW）、堆芯热工水力分析程序（MC－THAS）和脉冲堆瞬态分析程序（MC－TRAN）。采用原型堆的数据对程序进行验证，其结果表明：脉冲堆热工水力设计程序系统满足热工水力设计的要求，能够可靠地用于西安脉冲堆的设计。     

基于RELAP5和CTF的西安脉冲堆多尺度耦合瞬态特性研究

基于系统程序RELAP5和子通道程序CTF,建立了适合于自然循环冷却池式脉冲堆的区域分解多尺度耦合方法和满足不同尺度参数间精确转换的网格映射方法。通过脉冲堆稳态和瞬态工况分析,验证耦合方法正确性和可行性,计算结果表明：所建立的多尺度耦合方法能够应用于自然循环冷却池式脉冲研究堆的耦合分析,其耦合计算结果在准确性方面优于单一系统程序计算结果;2 MW稳态工况下的燃料芯块温度准确性提高约62.50%,脉冲瞬态工况下燃料芯块温度准确性提高约76.71%;同时,耦合计算能够获得高精度、高分辨率的堆芯热工水力分布和瞬态特性。     

西安脉冲反应堆超设计基准事故动态特性分析

为填补以往西安脉冲反应堆(脉冲堆)超设计基准事故研究的不足,利用RELAP5/SCDAP/MOD3.4程序对脉冲堆系统进行了建模计算,给出了脉冲堆在断电ATWS事故和大破口失水ATWS事故下的瞬态响应特性。计算结果表明:发生断电ATWS事故后,在无人为干涉情况下,反应堆部分燃料可能熔毁;发生大破口失水ATWS事故后,破口位置和尺寸对事故后果的严重程度有重要影响,破口位置在堆池底部时,燃料最高温度低于1 800℃,而破口位置高于堆芯下栅板时,将导致燃料元件熔毁。根据脉冲堆在超设计基准事故下的动态响应,针对两种事故工况分别提出了相应的缓解措施。     

西安脉冲堆燃料元件精细燃耗分布的蒙特卡罗方法研究

本文采用RMC模拟计算了西安脉冲堆（XAPR）稳态堆芯第1循环燃料元件的精细燃耗分布情况，根据XAPR运行温度制备了多温度点氢化锆的热化截面，计算了零燃耗下XAPR冷态和热态实验的k_eff。分别考虑燃料棒径向和轴向空间离散化下温度反馈的结果，确定了首循环脉冲堆三维燃耗最深的位置。结果表明，采用燃料棒径向燃耗分区的15 EFPD下D5和G14燃料棒燃耗计算结果较径向不分区的结果更接近实验值，RMC应用于XAPR精细燃耗计算具有较高可靠性，可用于脉冲堆物理计算与安全分析工作。     

西安脉冲堆脉冲参数分析

介绍西安脉冲堆堆芯装载布置,发射脉冲的过程和机理,脉冲参数的计算模型和程序以及计算值和实验测量结果分析。当引入2.478×10-2反应性进行脉冲运行时,实测脉冲峰功率为4301.3MW,达到了设计指标。西安脉冲堆总体性能达到了国外同类堆型的先进水平。     

西安脉冲堆反应性测量空间效应修正方法研究

反应性是反应堆重要的物理参数，在西安脉冲堆上增加反应性实时监测功能，能够为操纵员提供反应性实时大小和变化趋势，有利于其安全运行。逆动态方法以其实时性好、能测量任意反应性引入而被广泛应用于反应性测量，但由于控制棒的移动会导致中子注量率空间分布前后不一致，而出现偏差。本文对逆动态方法和静态空间效应因子进行了理论分析，给出了相应的计算方法；以西安脉冲堆为研究对象，使用蒙特卡罗（MCNP）程序计算了探测器三维空间的响应函数，同时计算了归一化节块功率密度，由此得到静态空间效应因子；最后在脉冲堆上进行了不同棒速下插控制棒实验，处理实验数据得到控制棒积分价值曲线。结果表明，进行空间效应修正是必要的，经修正后计算得到的控制棒价值曲线更稳定，计算结果与真实值误差更小。      

西安脉冲反应堆半实物仿真系统设计研究

为了给在建中的西安脉冲堆数字化仪表与控制系统提供调试用模拟信号源、验证功率调节方法以及人员培训等,研制了一套西安脉冲反应堆半实物仿真系统。提出了半实物仿真系统的设计思想,设计了系统框架。改进了堆芯仿真物理模型,使用MATLAB编制了堆芯实时仿真程序。采用组态王软件编制了人机界面,采用可编程控制器S7-200进行棒位控制和棒位测量。研制了控制棒驱动机构模拟件、信号发生器和手动操作盘等多个硬件设备,建立了系统内部的通讯。在该半实物仿真系统上模拟了升、降控制棒的功率变化和发射脉冲后的脉冲参数,与堆上实验结果符合较好,测量了信号发生器的输出信号,与预期一致。结果表明,该半实物仿真系统能够实现设计目的且性能良好。      

西安脉冲堆计算值和实测结果分析

介绍了西安脉冲堆堆芯布置、计算模型和程序以及计算值与实验测量结果分析。西安脉冲堆在满功率（2MW）下连续运行了72小时，证明西安脉冲堆整个系统和设备是良好的、安全可靠的。根据西安脉冲堆计算值与测量值的比较，证明计算程序可靠，具有较高精度。西安脉冲堆理论计算值与实验测量值符合较好，完全满足工程设计要求，实验测量结果达到了设计指标的要求。     

西安脉冲堆方波运行功率调节方法研究

本文建立了数字化功率调节系统在方波运行下的自动控制方法,提出了新的功率调节系统投入时刻设计方案,给出了调节棒初始棒位和发射脉冲棒后堆芯正反应性大小的建议,设计了数字化系统的方波运行功率调节方法,使用西安脉冲堆仿真程序XPRSC对设计方法进行了优化和验证。结果表明,该方法可实现更宽定值功率范围内的方波运行,能为堆上试验提供理论指导。     

数值反应堆多物理多尺度耦合技术进展研究

介绍了数值反应堆的基本概念,详细调研了国际上针对数值反应堆开展的研发项目,如轻水堆先进仿真联盟（CASL）、欧洲核反应堆仿真通用平台（NURESIM）和核能先进仿真与建模（NEAMS）项目,总结了多物理耦合及多尺度耦合技术的国内外研究现状,并结合研究现状指出材料腐蚀行为与流动传热、中子物理共同作用下的多物理耦合机理、基于统一网格求解的高保真耦合程序开发是数值反应堆技术发展的重点方向。      

西安脉冲堆大破口失水事故分析

分析了西安脉冲堆大破口失水事故的特点，建立了适用的数学模型，编制了计算程序。结果表明：在大破口失水事故下，部分燃料芯体最高温度将超过设计限值，但不会发生燃料元件熔毁事故。     

西安脉冲堆反应性引入事故瞬态安全特性分析

为研究西安脉冲堆（XAPR）在意外引入反应性且停堆系统失效事故下的瞬态安全特性，本文基于XAPR的结构和运行特点，建立了适用于XAPR的瞬态热工水力分析模型，并开发了用于XAPR安全特性分析的瞬态热工水力程序TSAC-XAPR。利用TSAC-XAPR程序对反应性引入事故进行模拟计算，结果表明：当XAPR在额定功率范围内运行时，发生反应性引入事故后，堆芯能依靠自身的固有反馈机制使脉冲堆重新达到稳定运行状态；当运行功率过高尤其是超过临界值时，反应性引入事故将导致脉冲堆关键热工水力参数发生振荡，无法再次达到稳态。此外，不同反应性引入方式将影响堆芯参数在反应性引入过程中的变化趋势，但并不影响其最终稳态值。     

Transient Safety Characteristic Analysis of Xi’an Pulsed Reactor during Reactivity Insertion Accident

In order to study the transient safety characteristics of Xi’an Pulsed Reactor (XAPR) when unexpected reactivity insertion accident happened and shutdown system failed, the main mathematical models were established based on the specific core structure and operation conditions of XAPR. Meanwhile, a transient thermal-hydraulic code called TSAC-XAPR was developed to analyze the safety characteristics of XAPR. The TSAC-XAPR code was then used to simulate the reactivity insertion accident of XAPR. The calculation results indicate that when XAPR operating under rated power, reactor can reach a new steady state for reactivity insertion accident, depending on its inherent feedback mechanism. When XAPR operating under high power, especially above the critical power, key thermal-hydraulic parameters of reactor will tend to oscillate and can’t reach a steady state again for reactivity insertion accident. Besides, it is also found that different reactivity insertion modes will only affect the variation trend during the phase of reactivity insertion instead of the final value at steady state.     

确定论数值反应堆程序NECP-X的开发及应用

数值反应堆是基于大规模并行计算平台,利用先进的物理模型和数值模拟算法,采用精细化建模,从而精确模拟反应堆在正常运行与事故工况中发生的各类物理现象的模拟技术。西安交通大学NECP团队基于自研的多群和连续能量数据库,提出了全局 局部耦合输运计算方法、大规模并行的2D/1D耦合输运方法等,开发了基于确定论方法的数值反应堆物理程序NECP X,并在此基础上实现了物理 热工 燃料性能分析的多物理耦合模拟计算。基于该程序及其耦合系统,在商用大型压水堆、研究堆和实验堆中进行了验证应用。数值结果表明,NECP X程序及其耦合系统可准确预测反应堆在运行过程中的关键安全参数随时间的演变情况,如有效增殖因数、功率、温度、应力、间隙宽度等,可为商用大型压水堆、研究堆和研究堆的设计及安全分析提供可靠的工具。     

ms级脉冲中子束时间谱探测技术研究

本文概述了一类ms级脉冲中子的产生背景、辐射特征及探测难点，提出了精确测量这类脉冲中子时间谱探测技术，包括电流型脉冲技术测量方法和能够降低γ/n强度比的层叠式探测器设计方案，并在脉冲反应堆上对这种探测技术进行了验证性实验，结果表明：该技术对ms级脉冲中子时间谱的测量精度可达ns级。     

200MW池式供热堆失水事故分析

利用轻水堆系统通用的热工水力分析程序ＲＥＴＲＡＮ－０２，对ＤＰＲ－３型２００ＭＷ深水池供热堆的失水事故进行了分析计算。给出了低温常压的水池型反应堆的计算模型、瞬态特性及计算过程。结果表明，瞬态参数都在安全测则的规范之内，显示出良好的池式堆的安全特性。     

插棒法空间效应修正因子计算中MC方法的应用

研究了MC方法在插棒法空间效应修正因子计算中的应用。用MCNP／4B计算了脉冲堆稳态堆芯第一循环插棒前后探测器位置的中子注量率,得到了探测器位置的空问因子。设计了修正空间效应的方法,并用该方法测量了脉冲堆所有控制棒的积分价值,结果令人满意。