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堆用蒙卡程序燃耗计算功能开发

核动力工程 2012年第3期33卷 1-5,11页

作者：佘顶王侃余纲林清华大学工程物理系北京100084

堆用蒙卡程序(RMC)是由清华大学工程物理系REAL实验室自主开发的用于反应堆物理分析的中子输运蒙卡程序,本文主要介绍其燃耗计算功能的开发与验证。RMC的燃耗计算功能具有的特点:内部耦合ORIGEN,相比于外耦合方式,更加灵活和高效;使用... 详细信息

堆用蒙卡程序(RMC)是由清华大学工程物理系REAL实验室自主开发的用于反应堆物理分析的中子输运蒙卡程序,本文主要介绍其燃耗计算功能的开发与验证。RMC的燃耗计算功能具有的特点:内部耦合ORIGEN,相比于外耦合方式,更加灵活和高效;使用基于能谱的单群截面统计方法,可在保证精度的前提下,显著提高计算效率;采取预估修正和中点近似等多种燃耗步策略,减小大燃耗步长时的计算误差。通过计算压水堆栅元、沸水堆组件、快堆等一系列基准题和算例,验证了RMC燃耗计算的正确性和速度优势。

关键词：蒙卡程序燃耗计算功能 RMC

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高温气冷堆放射性总量计算程序研发与验证

原子能科学技术 2017年第12期51卷 2283-2287页

作者：李健佘顶石磊清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

堆芯放射性总量计算是核电站辐射防护设计、屏蔽计算和环境影响评价的基础。为进一步提高高温气冷堆堆芯放射性总量计算分析能力,自主研发了高温气冷堆堆芯源项计算程序NUIT,计算了HTR-10和HTR-PM堆芯内特定燃耗的燃料元件的放射性,并与... 详细信息

堆芯放射性总量计算是核电站辐射防护设计、屏蔽计算和环境影响评价的基础。为进一步提高高温气冷堆堆芯放射性总量计算分析能力,自主研发了高温气冷堆堆芯源项计算程序NUIT,计算了HTR-10和HTR-PM堆芯内特定燃耗的燃料元件的放射性,并与KORIGEN程序的计算结果进行了对比。计算结果表明,NUIT程序可用于高温气冷堆堆芯放射性总量计算,并具有较好的计算精度和效率。

关键词：高温气冷堆堆芯放射性总量计算程序研发

棱柱式高温气冷空间核反应堆初步方案设计与中子物理分析

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原子能科学技术 2017年第12期51卷 2288-2293页

作者：杨谢佘顶石磊清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

空间核反应堆电源将核裂变能转换为电能,与太阳能、化学燃料电池等其他形式的电源相比,具有电功率大、系统比功率高、使用寿命长等优点,在太空探索中具有广阔的应用前景。以高温气冷堆技术为基础,提出了以氦氙混合气体作冷却剂,直接布... 详细信息

空间核反应堆电源将核裂变能转换为电能,与太阳能、化学燃料电池等其他形式的电源相比,具有电功率大、系统比功率高、使用寿命长等优点,在太空探索中具有广阔的应用前景。以高温气冷堆技术为基础,提出了以氦氙混合气体作冷却剂,直接布雷顿循环的空间核反应堆电源方案。核反应堆是采用包覆颗粒燃料的小型棱柱式高温气冷堆,热功率为5 MW。采用蒙特卡罗方法进行了中子物理分析。结果表明,设计的反应堆满足10a以上的满功率运行寿期,具有负的反应性温度系数。通过布置B4C安全棒,使反应堆在发射失败引起的堆芯进水事故中能保证次临界。

关键词：空间核反应堆包覆颗粒燃料蒙特卡罗方法中子物理分析

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Brayton空间核能系统质量估算模型

清华大学学报（自然科学版） 2018年第5期58卷 450-455页

作者：游尔胜佘顶石磊清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室

空间核能系统具有输出功率高、持续时间长等特点,是中国未来大型太空任务的理想选择,与地面核装置相比,其质量和体积直接决定着系统性能。该文在系统部件分析的基础上,建立了一个适用于闭式Brayton循环的质量估算模型,并开发了对应的MAT... 详细信息

空间核能系统具有输出功率高、持续时间长等特点,是中国未来大型太空任务的理想选择,与地面核装置相比,其质量和体积直接决定着系统性能。该文在系统部件分析的基础上,建立了一个适用于闭式Brayton循环的质量估算模型,并开发了对应的MATLAB计算程序SPRBC。模型涵盖了核反应堆、屏蔽层、Brayton单元、回热器、热辐射器等主要部件。其中,核反应堆和屏蔽层的质量根据物理设计得到,Brayton单元的质量根据经验公式得到,回热器和热辐射器的质量根据换热器设计得到。该文研究不同功率下的系统质量,可以得出百千瓦级时系统比质量在30kg/kWe左右。当输出功率达到兆瓦级水平时,系统比质量有可能降低到10kg/kWe以下。此外,该文还对一个电功率为1.76MW的Brayton空间核能系统进行了质量分析。结果表明：系统比质量可达到6.14kg/kWe,热辐射器面积约为665m2;系统总质量约为10.8t,其中核反应堆、屏蔽层和Brayton单元的份额较大,分别占22.5%、22%和26.4%。

关键词：比质量质量估计 Brayton单元核动力系统太空应用

基于SANA实验的三维热工分析程序计算验证

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哈尔滨工程大学学报 2023年第12期44卷 2170-2176页

作者：张向丞佘顶陈福冰石磊清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

为解决传统二维热工分析程序在计算球床式高温气冷堆非对称几何结构、轴向非均匀加热等工况时结果误差大的问题,实现更加准确精细的反应堆热工水力分析,本文基于二维热工分析软件DAYU2D,建立了三维热传导和对流模型,开发了适用于球床式... 详细信息

为解决传统二维热工分析程序在计算球床式高温气冷堆非对称几何结构、轴向非均匀加热等工况时结果误差大的问题,实现更加准确精细的反应堆热工水力分析,本文基于二维热工分析软件DAYU2D,建立了三维热传导和对流模型,开发了适用于球床式高温气冷堆的三维热工分析程序DAYU3D。利用DAYU3D程序,针对SANA基准实验的对称及非对称加热工况进行了模拟,并与实验结果进行了对比分析。计算结果表明:相比于二维程序,DAYU3D对于SANA实验的三维非对称工况的模拟与实验结果符合更好,因此更加适用于球床式高温气冷堆的三维热工特性分析。

关键词： SANA实验三维热工分析高温气冷堆有限体积法非对称多孔介质模型有效导热系数球床

HDF5格式多群截面数据库AXELIB的加工与验证

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哈尔滨工程大学学报 2021年第12期42卷 1819-1825页

作者：张乐瑞梁钊毓佘顶石磊清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 清华大学先进核能技术协同创新中心北京100084 清华大学先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

针对常用多群截面数据库所使用的文本格式或二进制格式存在的缺点,本文设计了HDF5格式分层存储核数据。基于评价核数据加工处理程序NJOY2016,本文开发了核数据处理模块AXER,对NJOY2016程序加工得到的GENDF格式数据处理来产生HDF5格式的... 详细信息

针对常用多群截面数据库所使用的文本格式或二进制格式存在的缺点,本文设计了HDF5格式分层存储核数据。基于评价核数据加工处理程序NJOY2016,本文开发了核数据处理模块AXER,对NJOY2016程序加工得到的GENDF格式数据处理来产生HDF5格式的多群截面数据库AXELIB。本文同时开发了PyNjoy2016系统,并使用AXELIB进行了各种数值计算,计算结果与OpenMC程序的进行对比,证明了核数据处理方案的可靠性和加工得到的AXELIB的准确性。研究表明:评价数据库的版本会对数值计算结果产生较大影响,本文方法既保留了二进制格式占用内存空间小读写速度快的优点,又能方便用户进行数据查看。

关键词：多群截面数据库核数据库加工核数据库格式分层数据结构 AXER模块 AXELIB ENDF/B评价库 NJOY2016程序

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堆用蒙特卡罗程序几何重复结构功能开发

强激光与粒子束 2013年第1期25卷 219-222页

作者：孙嘉龙余纲林佘顶王侃清华大学工程物理系北京100084

介绍了反应堆物理蒙特卡罗程序几何重复结构功能;以MCNP和反应堆用蒙特卡罗模拟程序RMC为例介绍了常见的重复结构输入及实现方式;简要介绍了三种用于几何层级、重复结构计算的加速功能;以大亚湾反应堆组件和全堆芯为例,比较了RMC和MCNP... 详细信息

介绍了反应堆物理蒙特卡罗程序几何重复结构功能;以MCNP和反应堆用蒙特卡罗模拟程序RMC为例介绍了常见的重复结构输入及实现方式;简要介绍了三种用于几何层级、重复结构计算的加速功能;以大亚湾反应堆组件和全堆芯为例,比较了RMC和MCNP的计算时间,结果显示RMC相对于MCNP获得了3～9倍的加速效果。

关键词： RMC 复杂几何重复结构蒙特卡罗

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小型化气冷球床堆方案设计与应用研究

原子能科学技术 2017年第7期51卷 1167-1172页

作者：游尔胜佘顶陈福冰石磊清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

商用核电站的大规模建造和并网,缓解了我国电力供应和环境污染等问题,但很难满足孤立岛屿、小型基地、航天推进等潜在的应用环境。因此,须发展不同功率范围的小型化、可移动式核反应堆系统,以适应未来电力市场和动力装置对核能的需求。... 详细信息

商用核电站的大规模建造和并网,缓解了我国电力供应和环境污染等问题,但很难满足孤立岛屿、小型基地、航天推进等潜在的应用环境。因此,须发展不同功率范围的小型化、可移动式核反应堆系统,以适应未来电力市场和动力装置对核能的需求。考虑到球床堆具有出口温度高、安全性好等特点,设计了一个基于闭式布雷顿循环、热功率为5 MW的核反应堆系统,给出了总体设计参数和反应堆部分的物理、热工特性。结果表明,该系统的能量转换效率约为35.2%,可达到6.14kg/kWe的比重量。反应堆寿期初和寿期末的剩余反应性分别为4.88$和2.28$,满足10a设计寿命的燃耗要求。反应堆进、出口温度分别为868.7K和1 295.8K,额定功率下燃料最高温度为1 576K,低于设计温度限值1 600K。

关键词：小型堆球床堆闭式布雷顿循环概念设计

自主堆用蒙卡模拟程序RMC2.0开发(英文)

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核动力工程 2010年第S2期31卷 43-47页

作者：李泽光王侃佘顶徐琪刘宇轩清华大学工程物理系核能科学与工程管理研究所北京100084

介绍了新开发的反应堆用蒙特卡罗模拟程序RMC2.0。RMC2.0具有使用连续能量点截面数据对材料进行描述并可以处理任意几何结构的系统的特点,同时程序中采用2种不同的输运算法对问题进行计算(ray-tracking方法和delta-tracking方法)。此外,... 详细信息

介绍了新开发的反应堆用蒙特卡罗模拟程序RMC2.0。RMC2.0具有使用连续能量点截面数据对材料进行描述并可以处理任意几何结构的系统的特点,同时程序中采用2种不同的输运算法对问题进行计算(ray-tracking方法和delta-tracking方法)。此外,RMC2.0中采用了一些新的算法对MC模拟进行了改善,如统一能量格架以及哈希表算法。文中利用RMC2.0程序对临界基准题以及一些典型的反应堆问题进行了计算,计算结果显示RMC2.0与MCNP5计算结果相符,并且在同样的计算精度下计算时间得到了节省。另外,基于信息传递接口(MPI),RMC2.0实现了相应的并行功能,并可实现较好的加速效果。

关键词：堆用蒙卡程序(RMC) 蒙特卡罗程序基准题验证