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压水堆内钍-铀增殖循环研究——堆芯设计

原子能科学技术 2012年第7期46卷 791-798页

作者：毕光文司胜义上海核工程研究设计院上海200233

在全UOX(铀氧化物)堆芯平衡循环的基础上,研究了UOX/PuThOX(钚钍混合氧化物)混合堆芯和UOX/U3ThOX(工业级233 U-钍混合氧化物)混合堆芯的燃料管理方案设计,实现了钍-铀增殖循环。U3ThOX燃料组件在堆内停留6个燃料循环,平均循环长度较参... 详细信息

在全UOX(铀氧化物)堆芯平衡循环的基础上,研究了UOX/PuThOX(钚钍混合氧化物)混合堆芯和UOX/U3ThOX(工业级233 U-钍混合氧化物)混合堆芯的燃料管理方案设计,实现了钍-铀增殖循环。U3ThOX燃料组件在堆内停留6个燃料循环,平均循环长度较参考的全UOX堆芯增加5EFPD;U3ThOX燃料组件卸料后冷却1年时易裂变核素存量较装料时增加了7%。为比较分析,设计了UOX/MOX(钚铀混合氧化物)混合堆芯的燃料管理方案。核特性分析结果表明:1)装载PuThOX燃料对堆芯核特性产生的影响与装载MOX燃料类似,硼微分价值和控制棒价值减小、临界硼浓度变大、慢化剂温度系数更负、停堆裕量减小、多普勒亏损更大;2)UOX/U3ThOX混合堆芯和参考的全UOX堆芯具备相似的核特性。

关键词：钍-铀燃料循环增殖循环压水堆堆芯设计

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增殖燃烧一体化快堆插花式倒料方案研究

原子能科学技术 2013年第11期47卷 2092-2097页

作者：陈其昌司胜义上海核工程研究设计院上海200233

增殖燃烧一体化快堆利用快堆的增殖特性,通过倒料完成从增殖组件向燃烧组件的过渡,从而实现增殖和燃烧过程的一体化。全寿期内燃烧组件提供堆芯的绝大部分功率,而在燃烧组件周围的贫铀组件则将其中的238 U转化为239Pu,实现增殖功能。通... 详细信息

增殖燃烧一体化快堆利用快堆的增殖特性,通过倒料完成从增殖组件向燃烧组件的过渡,从而实现增殖和燃烧过程的一体化。全寿期内燃烧组件提供堆芯的绝大部分功率,而在燃烧组件周围的贫铀组件则将其中的238 U转化为239Pu,实现增殖功能。通过定期倒料,堆芯在一次装料后可实现长期自持临界,维持几十年的稳定运行。合理的堆芯布置与倒料方案可更好地平衡燃料的燃烧和增殖过程。插花式的堆芯布置与倒料方案是将一部分增殖组件分散布置在堆芯高通量区,保证了增殖组件的快速增殖,同时可保持堆芯在整个反应堆寿期内具有稳定的功率分布。另外,插花式堆芯布置与倒料方案最终的组件卸料燃耗是相对均衡的,所有从燃烧区倒出的组件均具有相近的燃耗,一般在250～300GW·d/t左右。这使得增殖燃烧一体化快堆可在不进行燃料后处理的条件下,实现铀资源的高效利用。

关键词：增殖燃烧一体化插花式堆芯布置倒料方案

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SONG—输运计算模块程序开发

核动力工程 2014年第S2期35卷 127-130页

作者：陈其昌司胜义赵金坤卑华上海核工程研究设计院先进核电技术研究中心上海200233

多功能栅格计算程序SONG采用特征线方法(MOC)及粗网有限差分(CMFD)加速方法进行中子输运计算,具备在数据库能群结构下全组件精细几何计算能力。同时具有与MOC相适应的几何预处理模块,采用基于组件的模块化射线追踪,可处理方形、六角形... 详细信息

多功能栅格计算程序SONG采用特征线方法(MOC)及粗网有限差分(CMFD)加速方法进行中子输运计算,具备在数据库能群结构下全组件精细几何计算能力。同时具有与MOC相适应的几何预处理模块,采用基于组件的模块化射线追踪,可处理方形、六角形组件及棒状、板状燃料元件。通过模块化的流程与数据结构设计,开发形成了几何无关的MOC输运求解模块,同时形成了可扩展的组件几何预处理模块。不同形状组件的几何处理模块与输运求解模块具有统一的数据接口。通过相关问题的计算表明,SONG程序具备多几何组件处理能力,同时输运计算结果具有较好的精度、效率及稳定性。

关键词：栅格程序 SONG 输运计算特征线

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SONG—多功能栅格物理程序概述

核动力工程 2014年第S2期35卷 112-115页

作者：司胜义陈其昌赵金坤卑华上海核工程研究设计院上海200233

面向下一代反应堆堆芯分析的多功能栅格物理程序(SONG)采用特征线方法(MOC)求解任意几何区域内的中子输运方程,可灵活模拟由棒状元件或板状元件组成的矩形栅格或六角栅格的两维燃料组件模型或两维堆芯模型。程序采用指数矩阵方法求解拓... 详细信息

面向下一代反应堆堆芯分析的多功能栅格物理程序(SONG)采用特征线方法(MOC)求解任意几何区域内的中子输运方程,可灵活模拟由棒状元件或板状元件组成的矩形栅格或六角栅格的两维燃料组件模型或两维堆芯模型。程序采用指数矩阵方法求解拓展的裂变产物链和全锕系嬗变链,以满足超长寿期、超深燃耗的钍铀燃料循环或铀钚燃料循环计算的功能需求。相关验证计算结果表明SONG程序满足预期要求。

关键词：栅格程序多功能栅格物理程序(SONG) 特征线方法(MOC) 广谱下一代反应堆

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SONG—共振计算模块程序开发

核动力工程 2014年第S2期35卷 119-122页

作者：陈其昌司胜义卑华赵金坤上海核工程研究设计院先进核电技术研究中心上海200233

栅格程序SONG的开发以各类新型反应堆的研发为主要目标,采用Stamm’ler方法和空间相关丹可夫(SDDM)方法进行共振计算,其共振计算模块在几何上具备对棒状和板状燃料元件的处理能力。Stamm’ler方法是基于等价理论的传统共振计算方法,该... 详细信息

栅格程序SONG的开发以各类新型反应堆的研发为主要目标,采用Stamm’ler方法和空间相关丹可夫(SDDM)方法进行共振计算,其共振计算模块在几何上具备对棒状和板状燃料元件的处理能力。Stamm’ler方法是基于等价理论的传统共振计算方法,该方法简单高效但无法考虑燃料元件内的精细空间自屏效应。SDDM方法在Stamm’ler方法基础上,进一步考虑燃料元件内不同区域的相关概率计算,实现了燃料元件内部空间相关共振自屏计算。现有Stamm’ler方法和SDDM方法相关理论均只针对棒状燃料元件,SONG程序中不仅实现了上述方法在棒状燃料中的应用,同时将其推广到板状燃料元件共振计算中,从而实现了多几何、多方法的共振计算模块。数值计算表明,SONG共振计算相关理论模型正确,共振计算精度满足要求。

关键词：栅格程序 SONG 共振计算 SDDM方法

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SONG多群数据库的设计及制作

核动力工程 2014年第S2期35卷 173-175页

作者：卑华赵金坤陈其昌司胜义上海核工程研究设计院上海200233

多功能栅格计算程序(SONG)是为适应新型反应堆的研发需求而开发的。在制作与之适应的多群数据库时,需要考虑新型反应堆在燃料、结构材料、冷却剂、慢化剂、能谱、燃耗深度方面的特性。应对新的需求,从燃耗链、能群结构、反应通道、共振... 详细信息

多功能栅格计算程序(SONG)是为适应新型反应堆的研发需求而开发的。在制作与之适应的多群数据库时,需要考虑新型反应堆在燃料、结构材料、冷却剂、慢化剂、能谱、燃耗深度方面的特性。应对新的需求,从燃耗链、能群结构、反应通道、共振参数等方面给出设计方案;利用经评定的核数据文件(ENDF)、核数据加工程序(NJOY)、核数据辅助加工程序(RUNBAT)、多群数据库管理程序(MANLIB),开展多群数据库的制作;针对该多群数据库进行了初步测试,结果表明数据库具备一定的可靠性。

关键词：栅格计算多功能栅格计算程序(SONG) 多群数据库新型反应堆

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燃料棒多物理数值模型研究与程序开发

核动力工程 2016年第2期37卷 7-12页

作者：费敬然司胜义陈其昌上海核工程研究设计院上海200233

提出"数值燃料棒"概念,研究燃料棒多物理数值模拟技术,开发出相应的模型及程序。编制了基于有限元方法的热传导、力学计算模块和基于特征线方法(MOC方法)的中子输运计算模块,并进行验证。计算结果表明:相关计算模块的开发是有效的,可为... 详细信息

提出"数值燃料棒"概念,研究燃料棒多物理数值模拟技术,开发出相应的模型及程序。编制了基于有限元方法的热传导、力学计算模块和基于特征线方法(MOC方法)的中子输运计算模块,并进行验证。计算结果表明:相关计算模块的开发是有效的,可为进一步耦合求解燃料棒热传导问题、力学问题和中子输运问题,模拟燃料棒在反应堆内极端环境下的各种行为奠定基础。

关键词：数值燃料棒多物理耦合数值模拟有限元方法 MOC方法

压水堆内钍-铀增殖循环研究——乏燃料特性分析

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原子能科学技术 2012年第8期46卷 961-967页

作者：毕光文司胜义张海俊上海核工程研究设计院上海200233

利用ORIGEN-S程序对压水堆钍基乏燃料的特性进行分析,揭示了钍基乏燃料在放射性毒性、衰变热、γ射线等方面的特性,相关结果可为钍基乏燃料的贮存、后处理和地质处置提供必要的参考。研究的乏燃料是压水堆内钍-铀增殖循环堆芯设计方案中... 详细信息

利用ORIGEN-S程序对压水堆钍基乏燃料的特性进行分析,揭示了钍基乏燃料在放射性毒性、衰变热、γ射线等方面的特性,相关结果可为钍基乏燃料的贮存、后处理和地质处置提供必要的参考。研究的乏燃料是压水堆内钍-铀增殖循环堆芯设计方案中的4种,包括UOX(铀氧化物)、MOX(钚铀混合氧化物)、PuThOX(钚钍混合氧化物)和U3ThOX(工业级233 U-钍混合氧化物)。研究结果表明:1)由于超铀核素的含量极低,在卸料后1 000年内,U3ThOX的放射性毒性显著低于超铀核素含量高的乏燃料;2)由于232 U衰变链中208 Tl的贡献,钍基乏燃料中2.6MeV能量附近的γ射线强度明显高于铀基乏燃料,而这一能量附近的γ射线强度在卸料后约10年达到局部峰值,所以,钍基乏燃料的后处理最好避开此时间。

关键词：钍-铀燃料循环乏燃料放射性毒性衰变热 γ射线

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金属燃料变形多物理效应分析

核动力工程 2017年第1期38卷 67-71页

作者：费敬然司胜义陈其昌上海核工程研究设计院上海200233

针对金属燃料的显著辐照肿胀变形,开发基于紧密多物理耦合计算的数值燃料棒模型及相应程序YUAN。YUAN是一个通用的燃料棒多物理数值模拟平台,可在燃耗过程中基于独特的浮动网格耦合地求解中子学、热工水力、机械力学问题,模拟燃料棒在... 详细信息

针对金属燃料的显著辐照肿胀变形,开发基于紧密多物理耦合计算的数值燃料棒模型及相应程序YUAN。YUAN是一个通用的燃料棒多物理数值模拟平台,可在燃耗过程中基于独特的浮动网格耦合地求解中子学、热工水力、机械力学问题,模拟燃料棒在反应堆内极端环境下的热传导、机械变形、中子输运、核素燃耗等行为。利用YUAN对典型金属燃料进行模拟,分析金属燃料由于变形产生的多物理效应对传热、中子学的影响。

关键词：金属燃料变形多物理数值燃料棒 YUAN