小波尺度函数展开在连续能量中子输运方程计算中的应用

小波展开能够很好地拟合剧烈变化的函数,近年来已被应用于模拟中子角注量率随角度剧烈变化的问题,并取得了令人满意的结果.中子能谱在共振区具有剧烈震荡的特性,本文介绍了利用能群与小波尺度函数展开相耦合来离散连续能量中子输运方程中能量自变量的方法.对中子注量率在共振区关于能量用小波尺度函数进行拟合,而在快中子区和热中子区利用分群计算的方法.初步的数值结果表明,该方法使有效增殖系数计算精确,并能够得到中子注量率在共振区随能量的精细分布,对共振自屏蔽的精确计算具有重要意义.     

改进双排棒组件超临界水堆堆芯设计

为了提升堆芯性能,本文对现有的双排棒组件设计及堆芯设计方案进行了优化,并利用超临界核热耦合计算平台评估了优化后的方案。在组件设计中,为了减少寿期末堆芯中可燃毒物残余,优化了组件中可燃毒物棒的位置及可燃毒物含量。在堆芯设计中,为了延长堆芯寿期、降低包壳温度,对堆芯给水分配方案、换料方案及控制棒方案进行了一系列的优化。耦合计算结果表明,改进后的堆芯设计方案满足设计准则,堆芯寿期、卸料燃耗和包壳温度等参数均优于原方案。     

连续能量核数据敏感性分析及其在AP1000中的应用

AP1000是典型的第三代核电技术,对AP1000反应堆进行核数据的敏感性分析是不确定度量化分析的基础,对AP1000后续的安全分析有重要作用。本文基于反复裂变几率方法在蒙特卡罗前向计算中求解共轭通量,并根据一阶微扰理论得到keff对核数据的灵敏度系数。针对反复裂变几率方法普遍存在占用内存大的问题,采用稀疏矩阵的存储方式降低内存。针对计数效率低、统计涨落大的问题,采用重叠块法提高计数效率。通过在蒙特卡罗程序NECP-MCX中开发连续能量核数据敏感性分析功能模块,并对AP1000进行连续能量核数据灵敏度系数的计算,得到了对keff的灵敏度系数影响较大的核数据,同时将计算结果与MCNP6进行了比较。结果表明,NECP-MCX和MCNP6的计算结果吻合较好。     

三维离散纵标-蒙特卡罗耦合方法在快中子注量率计算中的应用

采用三维离散纵标-蒙特卡罗耦合方法(SN-MC耦合方法)对压水堆压力容器的快中子注量率进行计算分析,并与离散纵标方法(SN方法)、蒙特卡罗方法(MC方法)的计算结果以及测量值进行比较。结果表明,SN-MC耦合方法的计算结果和测量值相比偏差在20%以内,满足美国核管会(NRC)法规导则RG1.19对快中子注量率计算方法偏差的要求;当SN-MC耦合方法和MC方法达到相同计数误差水平时,其计算速度比MC方法快2~10倍。     

基于子群共振自屏方法的特征值隐式敏感性分析

采用经典微扰理论,高效地得到问题相关的多群截面的扰动对特征值的直接影响,即显式敏感性。应用广义微扰理论,推导了在子群共振自屏方法中,多群共振自屏截面对非共振核素截面的灵敏度系数的计算方法。结合前两项内容,得到非共振核素通过共振自屏过程对特征值的间接影响,即隐式敏感性。根据与显式灵敏度系数的比较,分析了隐式敏感性相对于显式敏感性的重要性。     

基于一阶广义微扰理论的燃耗灵敏度系数计算

采用一阶广义微扰理论,开发燃耗计算中核素的核子密度对反应截面的灵敏度分析程序。分析各核素的反应截面对244Cm在50 GW·d/t时核子密度的灵敏度系数,235U和239Pu的裂变截面和238U、240Pu、241Pu、242Pu以及243Am的俘获截面具有较大的灵敏度系数;243Am俘获截面的灵敏度系数在热中子区和共振区明显大于快中子区,因此243Am俘获截面精度的改善应该优先考虑热中子区和共振区。     

二维任意几何耦合共振计算方法研究

首次提出将子群方法用于密集峰区域,小波方法用于孤立峰区域的耦合共振计算方法。首先,对子群方法和小波方法的理论模型进行优化,然后在共振能区通过散射源项的计算进行耦合,达到精确计算包含孤立峰和密集峰的整个共振能区的有效共振自屏截面的目的。对压水堆栅元问题等共振基准题的计算结果表明:该耦合方法和其他传统的多群共振计算模型以及连续能量共振计算模型相比,可保证较高的计算效率,同时能精确计算整个共振能区的有效共振自屏截面,为后续的组件计算提供精确的输入参数。     

径向倒料式驻波堆堆芯概念设计

本工作在综合分析日本CANDLE堆和美国TerraPower公司设计的TP-1堆的基础上,提出沿径向倒料的驻波堆堆芯设计初步方案,通过高、低富集度组件在堆芯的混合布置展平功率,降低了堆芯的功率峰因子和组件的最大燃耗深度。通过倒换料,实现了增殖 燃耗波的传递。为能有效地利用行波堆增殖产生的易裂变核素,采用更换包壳的新技术,实现核燃料的持续利用。     

聚变裂变混合堆燃耗计算及燃料成本分析

基于轻水冷却的压力管式混合堆,采用压水堆卸载的乏燃料以及天然铀氧化物陶瓷燃料,建立混合堆包层的换料方案,详细计算了包层中子学性能随燃耗的变化情况,计算结果表明,包层在维持3000 MW热功率输出的同时,可以保证氚自持(氚增殖比TBR>1.20),而每5 a仅需向包层添加80 t左右的重金属燃料。基于建立的平衡循环计算了包层采用不同燃料时的单位发电燃料成本。结果表明,采用乏燃料和天然铀时的单位发电燃料成本分别为1.82×10-3、1.35×10-3$/(k W·h)。     

基于NECP-Bamboo程序的商用压水堆乏燃料组件核素成分分析

乏燃料组件核素成分的精确计算是乏燃料临界安全分析等工作的输入条件,放射性源项计算是乏燃料组件核素成分分析的典型应用。国内现有程序由于存在数据库中核素种类不全、辐照过程无法完全模拟等弊端,限制了乏燃料后处理安全分析的可靠性和经济性。本文基于完全自主化的压水堆堆芯分析软件NECP-Bamboo,研发了商用压水堆乏燃料组件核素成分计算程序Bamboo-SFuel,利用辐照后实验(PIE)实测数据对核素成分进行了定量验证与分析,通过与Scale程序包计算结果进行对比验证了程序源项计算的精度,还探究了不同燃耗数据库对核素成分和源项计算结果的影响。数值结果表明,Bamboo-SFuel能精确分析不同辐照条件下商用压水堆乏燃料组件的核素成分和放射性源项,使用NECP-Bamboo程序中不同核素数目的燃耗数据库对重要核素成分计算结果影响不大,但对总的放射性源项计算结果影响较大;基于内置的包含1 547种核素的燃耗数据库,该程序可同时给出可靠的乏燃料临界安全分析和辐射安全分析关注的重要核素成分。