二维中子输运方程的非结构网格离散纵标数值解法

从一阶中子输运方程出发,对方向变量采用离散纵标法展开,得到一系列关于空间变量的偏微分方程,对这些方程采用最小二乘有限元方法进行离散.编制了二维中子输运方程的非结构网格离散纵标计算程序.对一系列基准问题做了验算,计算结果表明,该方法能用于非结构网格,并具有较高的计算精度.     

R-Z几何离散纵坐标程序的开发及验证

基于离散纵坐标方法,开发了R-Z几何下、可考虑高阶各向异性散射的稳态和瞬态中子输运计算程序PINE.在求解中子时空-动力学方程时,采用全隐向后差分格式离散时间导数项,并通过重新定义截面使它与稳态方程具有相同的形式,从而可采用与稳态计算相同的程序模块.通过多个基准问题的验证表明,所开发的PINE程序具有较高的计算精度.     

基于非结构网格的三维中子输运方程求解方法

本文使用离散纵标-间断有限元方法求解了三维中子输运方程,它对能量变量采用多群近似离散,对方向变量采用离散纵标法离散,对空间变量采用间断有限元离散;并研究了每个S_N离散方向的有限元网格的排序以及中子输运DFEM方程中几个矩阵的矩阵元的精确求解方法,并据此开发了基于非结构网格的三维输运计算程序TetTran1.0。基准例题校核结果表明,该程序具有很高的计算精度。     

基于三角形网格的穿透概率方法研究

研究了基于三角形网格的中子输运方程穿透概率方法.网格子区内部中子源采用平源分布,子区界面中子角注量密度空间分布设为均匀,角度分布采用简化4Pi近似,并采用一种按照非结构网格编码顺序进行网格扫描的新方法.编制了适应于二维任意形状几何中子输运特征值问题求解的程序TPTRI,对一些二维输运基准问题作了计算.与MG-MCNP3B、SURCU、TEPFEM等程序结果进行了比较分析,结果吻合很好.     

基于GPU并行的二维时空中子动力学MOC程序开发及验证

目前特征线方法（MOC）被广泛应用于反应堆精细中子输运计算。为提高基于MOC方法的时空中子动力学输运计算效率,本文开发了ALPHA程序的动力学计算模块,实现了基于GPU并行的二维精细动力学输运计算。同时,实现了基于GPU并行的CMFD加速计算,并对TWIGL基准题和MINI-CORE基准题进行验证。数值结果显示,基于GPU并行的中子动力学计算方法能保证良好的计算精度,且具有明显的加速效果。     

刚性限制法在瞬态中子输运计算中的应用

刚性限制法（SCM）可有效缓解中子动力学方程中的刚性问题,可采用较大时间步长获得同等计算精度,提高计算效率。现有SCM主要用于求解两群瞬态中子扩散方程。本文将SCM应用于求解多群瞬态中子输运方程,在原有中子输运方程特征线方法求解程序PEACH的基础上,增添了瞬态求解功能,开发了PEACH-K程序。采用OECD/NEA最新发布的基准题C5G7-TD对PEACH-K程序进行数值验证,结果表明,PEACH-K程序在大时间步长下仍具有很高的计算精度,且具有良好的数值稳定性。     

离散节块输运方法在二维柱坐标系中的应用

讨论粗网离散节块法在二维柱坐标系内中子输运方程数值求解中的应用.给出方法的数学模型,在节块内中子通量采用二次近似,表面泄漏采用常数近似.根据所提出的理论模型,编制了考虑各向异性散射的二维节块输运程序DNSN/2D,并对一系列检验和基准问题作了计算.计算结果表明,与传统S_N方法相比,它具有很高的计算效率,在很粗的节块分割下具有非常高的精度.     

刚性限制法在瞬态中子输运计算中的应用

刚性限制法(SCM)可有效缓解中子动力学方程中的刚性问题,可采用较大时间步长获得同等计算精度,提高计算效率。现有SCM主要用于求解两群瞬态中子扩散方程。本文将SCM应用于求解多群瞬态中子输运方程,在原有中子输运方程特征线方法求解程序PEACH的基础上,增添了瞬态求解功能,开发了PEACH-K程序。采用OECD/NEA最新发布的基准题C5G7-TD对PEACH-K程序进行数值验证,结果表明,PEACH-K程序在大时间步长下仍具有很高的计算精度,且具有良好的数值稳定性。     

核聚变实验装置HT-7U一维及二维辐射防护设计研究

主要介绍一维、二维中子输运程序ANISN,DOT3.5在核聚变实验装置HT-7U辐射屏蔽物理设计中的应用。计算和分析了该装置实验大厅内外中子注量/能谱、γ注量/能谱、中子剂量率、γ剂量率的空间分布,对屏蔽材料的选取及屏蔽层厚度进行了优化设计,为HT-7U装置的辐射屏蔽物理设计提供了建议性意见及理论依据。     

基于质量矩阵集总技术的非结构网格二维有限元屏蔽计算程序研发

精细化几何建模是高保真中子输运计算的重要基础，而非结构网格对复杂几何模型具有较强的适应性，能弥补结构网格建模能力的不足。为了提高屏蔽计算程序对复杂模型的建模能力，从一阶中子输运方程出发，建立了二维离散纵标-伽辽金有限元求解模型，对比分析了连续有限元和间断有限元方法的计算性能，进一步采用质量矩阵集总技术以提高求解模型的可靠性，并开发了相应的计算程序ThorSNIPE。选用BWR cell临界基准题、阿贡实验室5-A1固定源基准题和Dog leg duct基准题，验证ThorSNIPE程序的正确性。数值计算结果表明：ThorSNIPE程序的计算结果与基准值吻合较好，初步验证了程序的正确性，ThorSNIPE程序适用于复杂屏蔽计算分析；质量矩阵集总技术在不影响计算精度的情况下，能够有效抑制非物理振荡问题。     

通用型中子输运程序VITAS应用研究

为提高确定论全堆芯中子输运程序的适用性,开发了通用型中子输运程序 VITAS。针对TAKEDA3 基准题(矩形组件)、TAKEDA4 基准题(六角形组件)、Dodds 基准题(R-Z 几何)和 C5G7-TD5 基准题(压水堆高保真计算)的验证结果表明,高阶的空间和角度基函数能够使结果稳定地向参考解渐进收敛,达到与多群蒙卡相当的计算精度水平。与参考解相比,TAKEDA3 基准题有效增殖系数(k_eff)偏差低于 60pcm(1pcm=10^-5),控制棒价值偏差为-3pcm,中子通量密度分布均方根(RMS)偏差为 1.03%;TAKEDA4 基准题 k_eff偏差低于 20pcm,控制棒价值偏差为 32pcm,中子通量密度分布 RMS 偏差为 0.70%;Dodds 基准题的功率最大偏差低于 1%;C5G7-TD5 基准题的功率偏差低于 0.9%。本文研究表明 VITAS 有望成为一套精确求解中子输运问题的通用型计算工具。     

二维中子-光子输运计算程序DOT3.5在核聚变实验装置HT-7U辐射屏蔽设计中的应用

利用二维中子－光子输运程序ＤＯＴ３．５计算和分析ＨＴ－７Ｕ在Ｄ－Ｄ放电运物时实验大厅内外的中子、光子通量及剂量当量率的空间分布,并评估大厅顶部不同防护材料的屏蔽效果,为辐射防护设计提供参考。     

Finite element spherical harmonics (PN) solutions of the three-dimensional Takeda benchmark problems

A set of multi-group eigenvalue (K_eff) benchmark problems in three-dimensional homogenised reactor core configurations have been solved using the deterministic finite element transport theory code EVENT and the Monte Carlo code MCNP4C. The principal aim of this work is to qualify numerical methods and algorithms implemented in EVENT. The benchmark problems were compiled and published by the Nuclear Data Agency (OECD/NEACRP) and represent three-dimensional realistic reactor cores which provide a framework in which computer codes employing different numerical methods can be tested. This is an important step that ought to be taken (in our view) before any code system can be confidently applied to sensitive problems in nuclear criticality and reactor core calculations. This paper presents EVENT diffusion theory (P₁) approximation to the neutron transport equation and spherical harmonics transport theory solutions (P₃–P₉) to three benchmark problems with comparison against the widely used and accepted Monte Carlo code MCNP4C. In most cases, discrete ordinates transport theory (S_N) solutions which are already available and published have also been presented. The effective multiplication factors (K_eff) obtained from transport theory EVENT calculations using an adequate spatial mesh and spherical harmonics approximation to represent the angular flux for all benchmark problems have been estimated within 0.1% (100 pcm) of the MCNP4C predictions. All EVENT predictions were within the three standard deviation uncertainty of the MCNP4C predictions. Regionwise and pointwise multi-group neutron scalar fluxes have also been calculated using the EVENT code and compared against MCNP4C predictions with satisfactory agreements. As a result of this study, it is shown that multi-group reactor core/criticality problems can be accurately solved using the three-dimensional deterministic finite element spherical harmonics code EVENT.     

Development and testing of the code for automatic generating of multi-temperature continuous-energy neutron cross section libraries

In the nuclear reactor design, a code for automatically generated multi-temperature continuous-energy neu- tron cross section data library, which is called AMTND for short, was designed and developed to meet the need of the reactor core design coupled with thermal-hydraulic design. The code can provide a point-wise cross- section at any temperature for a Monte Carlo neutron transport program, such as MCNE In ensuring that the nuclear data produced by AMTND meets the testing of critical benchmark experiments, the time-consumed by the nuclear data generating of AMTND compared with NJOY＇s was carried out and the result shows the code＇s excellence. In order to test the accuracy of the code, out and the results verified the code preliminarily. the Doppler coefficient test benchmark was also carried     

基于OpenMC的多群截面库制作及有效性验证

OpenMC是麻省理工大学计算反应堆物理组开发的开源蒙特卡罗程序,能够方便地制作适用于特定堆芯中子能谱分布的多群反应截面及高阶勒让德散射截面以用于离散坐标输运程序ANISN的计算。本文基于ENDF/B-Ⅶ.1和CENDL-3.1评价数据库,利用OpenMC计算制作了ANSIN格式的多群截面并通过基准题的计算验证计算结果的准确性。通过截面转换程序的编写,将OpenMC给出的堆芯各阶勒让德散射分量,堆芯中子能谱分布,散射、吸收反应率以及裂变中子产生速率等信息转换为ANISN程序可读取的截面库格式。采用制作的截面库利用ANINS计算有效中子增殖因子及堆芯中子通量分布。结果表明,ANISN确定论的计算结果与OpenMC给出的蒙特卡罗计算结果相吻合,验证了这种方法可有效地为ANISN提供截面数据,将来可推广应用于二维、三维确定论中子输运计算。     

RIA基准题验证堆芯三维物理-热工耦合程序

以COBRA-Ⅳ和NLSANMT程序为基础,开发了堆芯三维物理-热工耦合程序C4/NK。针对两个典型的反应性引入事故（RIA）,即NEACRP弹棒基准题和提棒基准题,分别进行了验证计算。与参考值和其他程序的计算结果相比,C4/NK耦合程序具有较好的精度,能正确模拟瞬态过程中的物理-热工反馈现象。     

三维离散纵标方法在堆内构件释热率计算中的初步应用

以美国H.B.Robinson-2#机组反应堆压力容器(RPV)基准实验的参数为输入数据,采用三维离散纵标方法程序(TORT)计算压力辐照监督管处中子能谱及典型核素的活度值。计算得到的辐照监督管处中子能谱与基准实验结果趋势一致、吻合较好;典型核素活度的计算值与测量值之比(C/M)为1.04±0.04。用TORT对福建宁德核电站堆内构件释热率分布进行初步计算,并与蒙特卡罗方法(MCNP)的计算结果相比较,两种方法的结果表现出良好的一致性。最后对TORT程序应用于堆内释热率计算进行讨论。