基于MC方法的小型压水堆全堆计算分析

使用蒙卡计算程序MCNP,建立小型压水堆四分之一堆芯几何模型,计算小型压水堆首循环初始装料冷态(20℃)、常压(1.01 bar)下的堆芯反应性、径向功率和轴向功率分布,并与输运+扩散方法程序SCIENCE-V2程序包的计算结果进行对比。结果表明:MCNP程序适用于小型堆堆芯核设计计算,并可与SCIENCE-V2程序包互相验证。     

基于蒙特卡罗程序的AP1000反应堆堆芯布置方案的模拟

AP1000是美国西屋公司研发的大型压水反应堆,采用先进的非能动安全系统。AP1000反应堆有两种堆芯燃料布置方案:D19和Adv。结合两种设计方案的优点提出了一种新的堆芯燃料布置方案。利用MCNP6(Monte Carlo N-particle 6)程序对D19堆芯和新方案堆芯的首循环进行建模,并主要计算了新堆芯的核设计参数随燃耗的变化。结果表明,新堆芯在首循环寿期内满足AP1000的主要核设计准则。通过大规模并行计算表明,带燃耗计算功能的蒙特卡罗程序MCNP6能够在堆芯设计工作中发挥很好的参考作用。     

堆芯物理-热工水力分析软件DCNMC开发与初步验证

针对特定类型核动力反应堆的特点,以DRAGON程序为反应堆组件均匀化参数计算内核,以CITATION程序、NGFM程序、MCNP程序为堆芯物理计算内核、以COBRA程序为堆芯热工水力计算内核,以自主开发的组件少群均匀化参数加工处理程序DOCS和反应堆-物理热工计算主程序DCNMC为接口程序和计算内核管理程序,开发形成一套具有较好通用性的特定类型反应堆堆芯物理-热工计算分析软件,并以特定反应堆为对象,完成计算模型开发、初步验证与校正。结果表明:该程序包可用于某特定堆堆芯物理-热工计算分析,精度满足要求。     

MCNP程序在反应堆堆芯建模中的应用

用MCNP程序对清华大学试验核反应堆一号堆芯进行了建模,计算了正常棒位下的Keff值,计算结果与参考值吻合较好;提出了用MCNP进行反应堆堆芯建模的一般步骤和方法,此步骤和方法对研究其他各种反应堆堆芯的建模具有参考价值.     

MCNP程序在反应堆临界计算中的应用

用三维的蒙特卡罗程序（MCNP）进行临界计算，着重介绍堆芯和反射层的建模，利用MCNP程序的重复结构功能简化对堆芯的描述，以JRR3为例计算了几个不同棒位于Keff值，计算结果与参值吻合较好，表明MCNP程序能够用于反应堆的临界计算。     

海洋核动力平台一回路摇摆状态下自然循环能力研究

针对海洋核动力平台的结构和运行特点,建立了一回路流量瞬态分析计算模型,开发了海洋核动力平台自然循环计算程序。该程序可计算核动力平台横向摇摆对自然循环的影响。计算结果显示,摇摆状态将对自然循环产生不利影响,45°横向摇摆将使自然循环流量下降约5%,对于一回路的布置,提高蒸汽发生器的设备高度和减小泵的阻力系数能有效降低自然循环状态下堆芯温度和提高自然循环流量。     

基于Monte Carlo方法的压水堆相关组件内热源计算与分析

堆芯中核燃料发生裂变时,伴随产生极强的中子及γ辐射,这些辐射在燃料组件中发生能量沉积,产生热应力、辐照损伤等诸多影响反应堆安全运行的因素.尤其对于新型含钆可燃毒物棒组件,国内对此方面的研究需要进一步开展.采用三维蒙特卡罗输运计算程序MCNP和基于ENDF/B的连续截面数据库,对压水堆18个月长、短周期装料方式的堆芯相关组件内热源的释热率分布进行详细计算,计算得出控制棒、阻力塞棒和新型含钆可燃毒物棒释热率精确计算值,并对不同版本数据库中部分关键核素截面对计算结果的影响进行比较分析,为核反应堆堆芯设计提供参考.     

核热推进系统氢气物性及流动换热模型分析

为开展关于核热推进反应堆堆芯的稳态热工水力计算,基于现有针对压水堆的系统分析程序,添加了氢气的物性模型及流动换热和摩擦阻力关系式,并采用公开文献中的数据进行验证。结果表明采用上述模型计算得到的结果与参考值符合较好,二次开发的程序适用于氢气的流动换热计算。针对一种折流式核热推进反应堆堆芯,使用该系统程序建模并计算,得到了堆芯的流量、焓升等分布情况。研究结果表明,对于折流式核热推进反应堆,内外堆芯燃料元件之间的导热会增强堆芯释热不均,对堆芯的稳态热工水力特性有较大影响,堆芯物理方案的设计应结合热工水力方面的计算。本研究可为核热推进系统内氢气流动换热计算提供借鉴。     

核热推进系统氢气物性及流动换热模型分析

为开展关于核热推进反应堆堆芯的稳态热工水力计算,基于现有针对压水堆的系统分析程序,添加了氢气的物性模型及流动换热和摩擦阻力关系式,并采用公开文献中的数据进行验证。结果表明采用上述模型计算得到的结果与参考值符合较好,二次开发的程序适用于氢气的流动换热计算。针对一种折流式核热推进反应堆堆芯,使用该系统程序建模并计算,得到了堆芯的流量、焓升等分布情况。研究结果表明,对于折流式核热推进反应堆,内外堆芯燃料元件之间的导热会增强堆芯释热不均,对堆芯的稳态热工水力特性有较大影响,堆芯物理方案的设计应结合热工水力方面的计算。本研究可为核热推进系统内氢气流动换热计算提供借鉴。     

水下航行器微型核电源堆芯设计

热管冷却反应堆因其体积小、功率密度高、使用寿命长、环境适应性强的特点，在飞行器、水下航行器动力系统等领域具有广泛的应用前景，具有重要研究意义。本文在调研国内外相关研究的基础上，针对水下航行器静默式微型核电源，提出了一种热功率2.4 MW、长寿命、低噪声的锂热管冷却堆芯设计方案。采用蒙特卡罗程序进行中子学计算，得到堆芯功率分布、反应性反馈与临界安全特性；采用MCNP5与点燃耗程序ORIGEN2的耦合程序MCORE计算堆芯寿期。结果表明，堆芯最大功率峰因子为1.42，堆芯寿期达到14 a，堆芯参数符合设计要求，为该型核电源的设计与应用提供了一定的参考。     

海洋核动力平台堆芯子通道分析

针对海洋核动力平台的堆芯结构和组件形式,使用成熟的子通道分析程序COBRA验证了堆芯稳态热工的安全性。通过计算得出,14.8 MPa压力下堆芯稳态最小烧毁比（DNBR）为2.342,燃料棒包壳表面最高温度为342 ℃,芯块中心最高温度为1 545 ℃。计算结果表明,改进后堆芯热工特性能满足当代反应堆安全性要求,并为海洋不利条件的影响留有足够的安全裕量。同时自主开发了计算机子通道分析程序,与COBRA程序的计算结果进行对比验证,两种计算方法的计算结果一致,从一定程度上说明了计算结果的可靠性。通过以上分析过程证明了燃料组件在稳态下的热工特性是安全和可靠的。     

自主化堆芯三维核设计软件COCO研发

中国广东核电集团正在开发的三维堆芯核设计软件COCO将具备堆内功率分布计算、精细功率分布计算、临界硼浓度搜索、控制棒临界搜索、核子密度计算等基本功能。COCO采用格林函数节块方法作为求解器计算堆芯的功率分布,采用单通道模型和棒传热模型来计算慢化剂的密度和燃料温度。COCO已实现从寿期初到寿期末的燃耗计算能力。通过与参考程序的数值比较发现,COCO采用的理论模型和耦合流程正确,计算精度可满足工程设计的需要。     

CERMET-SNRE堆芯物理计算分析

核火箭发动机功率高、寿命长、比冲大,在执行深空探测和星际航行任务时具有不可替代的优势。小型化是核火箭发动机的一个重要趋势,基于此提出了一种使用钨基金属陶瓷燃料的小型核火箭发动机（CERMET-SNRE）堆芯方案,并采用蒙特卡罗程序（MCNP）进行了精确建模,计算了相关物理参数。计算分析结果表明：CERMET-SNRE堆芯能谱硬,燃耗浅,后备反应性足够,功率分布合理,控制鼓与安全棒价值足够,发射掉落事故下有效增殖因数小于0.98,堆芯方案合理,满足设计要求。     

核事故应急船舶核辐射防护装置设计

针对海洋核事故应急情况,提出了具备快速装卸的船舶核辐射防护装置的设计和宽束γ耦合MCNP算法。该算法用于指导核辐射防护装置设计,并通过实验对算法进行验证的同时分析了核辐射防护装置的防护性能。实验结果表明:所采用的耦合算法真实可靠,防护性能分析结果可为驶入辐射区域船舶核辐射防护装置铺设提供指导。     

VVER-1000 neutronics calculation with ENDF/B-VII data

The initial release of the ENDF/B-VII nuclear data library is verified for VVER-1000 reactors. For neutronics calculation, the MCNP code based on the Monte-Carlo method is applied. Continuous-energy cross-sections for use with MCNP are calculated with the NJOY code. Isotopics for burned fuel is calculated with the WIMSD code. Calculated criticality, pin-to-pin power distribution, time-dependent critical concentration of soluble boron, worth of the control rods, average fuel assembly powers and time-dependent axial power distribution are compared to the corresponding experimental values for both zero-power VVER-1000 model, created at the LR-0 experimental facility, and the first fuel cycle of a real VVER-1000 reactor. For all of these parameters, neutronics calculation with ENDF/B-VII is in good agreement with the measurement. Moreover, for VVER-1000 neutronics calculation, ENDF/B-VII provides better results than ENDF/B-VI.