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确定论数值反应堆程序NECP-X的开发及应用

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原子能科学技术 2022年第2期56卷 226-238页

作者：刘宙宇许晓北温兴坚王博曹璐周欣宇张旻婉陈俊辑王习宁李帆李帅铮马升泽邵世豪曹良志吴宏春西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 中国核动力研究设计院四川成都610213 西北核技术研究所陕西西安710024

数值反应堆是基于大规模并行计算平台,利用先进的物理模型和数值模拟算法,采用精细化建模,从而精确模拟反应堆在正常运行与事故工况中发生的各类物理现象的模拟技术。西安交通大学NECP团队基于自研的多群和连续能量数据库,提出了全局-... 详细信息

数值反应堆是基于大规模并行计算平台,利用先进的物理模型和数值模拟算法,采用精细化建模,从而精确模拟反应堆在正常运行与事故工况中发生的各类物理现象的模拟技术。西安交通大学NECP团队基于自研的多群和连续能量数据库,提出了全局-局部耦合输运计算方法、大规模并行的2D/1D耦合输运方法等,开发了基于确定论方法的数值反应堆物理程序NECP-X,并在此基础上实现了物理-热工-燃料性能分析的多物理耦合模拟计算。基于该程序及其耦合系统,在商用大型压水堆、研究堆和实验堆中进行了验证应用。数值结果表明,NECP-X程序及其耦合系统可准确预测反应堆在运行过程中的关键安全参数随时间的演变情况,如有效增殖因数、功率、温度、应力、间隙宽度等,可为商用大型压水堆、研究堆和研究堆的设计及安全分析提供可靠的工具。

关键词：确定论数值反应堆 NECP-X 高保真

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数值反应堆原型系统开发及示范应用研究进展

原子能科学技术 2021年第9期55卷 1537-1546页

作者：杨文胡长军刘天才吴明宇王昭顺姜强中国原子能科学研究院北京102413 北京科技大学北京100083

数值反应堆是当前核反应堆工程与技术领域国内外研发热点之一。本文介绍了国家重点研发计划“数值反应堆原型系统开发及示范应用”重点专项总体研发进展,包括数值反应堆原型系统CVR1.0、核心软件开发与验证、多物理耦合进展,以及数值反... 详细信息

数值反应堆是当前核反应堆工程与技术领域国内外研发热点之一。本文介绍了国家重点研发计划“数值反应堆原型系统开发及示范应用”重点专项总体研发进展,包括数值反应堆原型系统CVR1.0、核心软件开发与验证、多物理耦合进展,以及数值反应堆原型系统初步示范应用。

关键词：数值反应堆多物理耦合中子物理热工水力材料模拟

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数值反应堆及CVR1.0研究进展

原子能科学技术 2019年第10期53卷 1821-1832页

作者：杨文胡长军刘天才汪岸吴明宇中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部北京102413 北京科技大学北京100083

数值反应堆是基于先进耦合建模技术、大规模并行计算技术、先进的验证与确认(V&V)等技术,建立在超级计算机上,可实现实际反应堆各种物理过程高精细模拟预测的复杂软件系统。它是实际反应堆“外在”和“内在”的镜像,是先进的核反应堆设... 详细信息

数值反应堆是基于先进耦合建模技术、大规模并行计算技术、先进的验证与确认(V&V)等技术,建立在超级计算机上,可实现实际反应堆各种物理过程高精细模拟预测的复杂软件系统。它是实际反应堆“外在”和“内在”的镜像,是先进的核反应堆设计优化、高效运行、事故预测和应急以及新材料研发等的试验验证平台。本文在简略综述国内外典型数值反应堆研究成果的基础上,描述了本课题组近期开发的数值反应堆核心软件组成体系,分析了数值反应堆对计算资源和存储资源的需求,并介绍了目前正在开展的中国数值反应堆原型系统(CVR1.0)的研究进展。进展主要包括:两相子通道热工水力模拟软件、单相CFD热工水力模拟软件、多尺度材料辐照损伤模拟软件、直接3D中子输运特征线法模拟软件,以及这些软件与欧美CASL、NEAMS、RPV等相关软件的对比和在神威、曙光等超级计算机上的测试结果。

关键词：数值反应堆多物理耦合中子物理热工水力材料计算

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数值反应堆多物理多尺度耦合技术进展研究

核动力工程 2021年第5期42卷 1-7页

作者：刘晓晶谢秋霞柴翔程旭上海交通大学核科学与工程学院上海200240

介绍了数值反应堆的基本概念,详细调研了国际上针对数值反应堆开展的研发项目,如轻水堆先进仿真联盟(CASL)、欧洲核反应堆仿真通用平台(NURESIM)和核能先进仿真与建模(NEAMS)项目,总结了多物理耦合及多尺度耦合技术的国内外研究现状,并... 详细信息

介绍了数值反应堆的基本概念,详细调研了国际上针对数值反应堆开展的研发项目,如轻水堆先进仿真联盟(CASL)、欧洲核反应堆仿真通用平台(NURESIM)和核能先进仿真与建模(NEAMS)项目,总结了多物理耦合及多尺度耦合技术的国内外研究现状,并结合研究现状指出材料腐蚀行为与流动传热、中子物理共同作用下的多物理耦合机理、基于统一网格求解的高保真耦合程序开发是数值反应堆技术发展的重点方向。

关键词：数值反应堆多物理耦合多尺度耦合

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数值反应堆多物理耦合关键技术

计算物理 2016年第6期33卷 631-638页

作者：邓力史敦福李刚北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

随着计算机的快速发展和超算的应用,开展反应堆多物理、多尺度、多过程耦合成为可能.数值反应堆通过构建一个虚拟堆,在其上开展多物理过程研究,把过去孤立的过程耦合起来,去掉各种简化和近似,向高保真、精密计算逼近.研究手段由实验驱... 详细信息

随着计算机的快速发展和超算的应用,开展反应堆多物理、多尺度、多过程耦合成为可能.数值反应堆通过构建一个虚拟堆,在其上开展多物理过程研究,把过去孤立的过程耦合起来,去掉各种简化和近似,向高保真、精密计算逼近.研究手段由实验驱动、工程导向,向科学数值模拟转变.通过调研美国的CASL(The Consortium for Advanced Simulation of Light Water Reactors)计划和欧洲的NURESAFE(Nuclear Reactor Safety Simulation Platform)计划,结合近年核能开发中面临的挑战问题,包括软件自主化中的一些关键技术,提出在国内开展数值反应堆工程的建议设想,供业内专家学者共同探讨.

关键词：数值反应堆 CASL NURESAFE 虚拟反应堆多物理过程耦合

高保真数值核反应堆不确定度量化方法研究进展

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核动力工程 2021年第2期42卷 1-15页

作者：曹良志邹晓阳刘宙宇万承辉吴宏春西安交通大学核科学与技术学院西安710049

基于高保真模型和方法的数值反应堆具有高精度和高分辨率的特点,但核数据等参数固有的不确定度将严重影响其分析结果的不确定度。本文在综述国内外数值反应堆及其不确定度量化研究进展的基础上,重点介绍了西安交通大学核工程计算物理(NE... 详细信息

基于高保真模型和方法的数值反应堆具有高精度和高分辨率的特点,但核数据等参数固有的不确定度将严重影响其分析结果的不确定度。本文在综述国内外数值反应堆及其不确定度量化研究进展的基础上,重点介绍了西安交通大学核工程计算物理(NECP)实验室近年来在基于一步法的高保真数值反应堆程序NECP-X的研发与验证、核数据协方差数据库制作、基于确定论和抽样方法的不确定度传递方法研究及程序开发、核数据(包括截面、瞬发裂变谱、散射角分布等)的不确定度传递以及时空瞬态计算中的不确定度量化等方面的研究进展,提出了COST先进抽样方法,并首次基于高保真数值反应堆程序量化了各类核参数的协方差在堆芯稳态和瞬态分析中的不确定度传递,对于数值反应堆的工程应用具有重要意义。

关键词：数值反应堆不确定度量化反应堆物理核数据瞬态分析

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核能数值反应堆国内外研究现状及进展

核科学与技术 2015年第2期3卷 41-47页

作者：何元雷李小燕王勇上海核工程研究设计院上海

本文介绍了核能先进仿真建模领域的最新进展及数值反应堆的概念,对美国及欧洲针对核能数值反应堆的相关研发项目如CASL、NEAMS、NURESIM等进行了详细的调研,对项目的研究内容、研究方法等进行了阐述,结合国内外的发展情况,总结了核能数... 详细信息

本文介绍了核能先进仿真建模领域的最新进展及数值反应堆的概念,对美国及欧洲针对核能数值反应堆的相关研发项目如CASL、NEAMS、NURESIM等进行了详细的调研,对项目的研究内容、研究方法等进行了阐述,结合国内外的发展情况,总结了核能数值反应堆发展的关键技术和挑战,可为我国开展核能数值反应堆研究提供技术支持。

关键词：数值反应堆 CASL NEAMS NURESIM 数字化电厂

基于数值反应堆多物理耦合的U3Si2燃料堆内性能研究

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基于数值反应堆多物理耦合的U3Si2燃料堆内性能研究

反应堆多物理场耦合计算中的不确定性研究概述

中国核学会2021年学术年会

作者：许晓北刘宙宇曹良志吴宏春西安交通大学核科学与技术系

事故容错燃料可延长反应堆在设计基准事故及超设计基准事故下的应对时间和减小放射性泄漏的可能性与后果,对于提升反应堆的安全性具有重要意义。USi燃料具有传热性能强和铀密度高的优点,是事故容错燃料中最具潜力的候选燃料之一。为了评... 详细信息

事故容错燃料可延长反应堆在设计基准事故及超设计基准事故下的应对时间和减小放射性泄漏的可能性与后果,对于提升反应堆的安全性具有重要意义。USi燃料具有传热性能强和铀密度高的优点,是事故容错燃料中最具潜力的候选燃料之一。为了评估USi燃料的堆内性能,基于数值反应堆多物理耦合程序系统NECP-X/CTF/NECP-CALF针对USi进行数值模拟。程序系统基于Picard全耦合迭代方法,采用基于内存的内耦合方法,进行栅元级别的网格映射,具备针对轻水堆的中子学-热工水力-燃料性能耦合模拟能力。针对装载USi燃料的典型压水堆单组件全寿期燃耗问题进行模拟,并与装载UO的常规组件进行对比。数值结果表明:USi燃料具有比UO燃料更高的初始反应性,且反应性下降更慢;USi燃料相比UO燃料具有更低的轴向功率峰;USi燃料的最高温度相比UO燃料得到显著下降;USi燃料的裂变气体释放相比UO燃料推迟约120天;在寿期末,UO燃料与包壳发生相互接触,而USi燃料在整个寿期内均未与包壳发生接触;总体上USi燃料具有比UO燃料更加优异的安全性能。

关键词：数值反应堆多物理耦合 NECP-X 事故容错燃料 U3Si2

来源： cnki会议评论

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核科学与技术 2024年第1期12卷 36-51页

作者：彭翠婷胡梦岩熊青文杨军华中科技大学能源与动力工程学院核工程与核技术系湖北武汉中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都

核反应堆是一个由粒子场、温度场、流体场、应力场等多个物理过程相互紧密耦合的系统,先进核反应堆数值模拟需要解决多尺度、大规模、多物理场耦合问题。近年来,随着计算机技术和现代数值仿真技术的进步,使得通过多物理场、多尺度等耦... 详细信息

核反应堆是一个由粒子场、温度场、流体场、应力场等多个物理过程相互紧密耦合的系统,先进核反应堆数值模拟需要解决多尺度、大规模、多物理场耦合问题。近年来,随着计算机技术和现代数值仿真技术的进步,使得通过多物理场、多尺度等耦合框架实现对反应堆综合性能的大规模数值模拟成为可能,数值反应堆乃至反应堆数字孪生系统成为数值模拟的总体目标。随着最佳估算加不确定性分析方法的推广,不确定性分析成为核反应堆设计和安全分析的重要组成部分。相比起针对单一程序或单一物理场的不确定性分析,对于多物理场耦合计算的不确定性分析则更为复杂,除了各个物理场模拟本身的不确定性外,还必须考虑程序耦合过程中引入的不确定性,该方面的研究尚不够深入。本文从单物理场计算程序的不确定性源及其分析方法出发,对目前已开展的耦合程序计算不确定性分析相关工作进行了总结和阐述,并对多物理场耦合计算中的混合不确定性研究进行了初步分析。

关键词：耦合计算不确定性分析数值反应堆混合不确定性