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球床反应堆蒙特卡罗模型研究

球床反应堆蒙特卡罗模型研究

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作者： MOHAMED MAHMOUD ABDELRAHMAN ADAM 华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

球床反应堆是一类安全先进的核能系统,它能够用于高效地发电和提供高温过程热,并且具备不停堆连续换料的优势。对于球床反应堆而言,精确的物理仿真是非常重要的,也是很有价值的。但是,由于球床反应堆的几何结构比较复杂,从而给物理仿真... 详细信息

球床反应堆是一类安全先进的核能系统,它能够用于高效地发电和提供高温过程热,并且具备不停堆连续换料的优势。对于球床反应堆而言,精确的物理仿真是非常重要的,也是很有价值的。但是,由于球床反应堆的几何结构比较复杂,从而给物理仿真造成了很大困难,特别是对于传统的确定论方法。在本文中,采用了具有较强几何描述能力的蒙特卡罗方法,对于球床反应堆进行了精细建模研究。首先,本文对于中子输运的蒙特卡罗方法和程序以及球床反应堆的特点进行了全面深入地调研,这是后续建立球床反应堆蒙特卡罗模型的重要研究基础。接下来,选取了正在中国建造的球床模块式高温气冷堆（HTR-PM）作为研究对象,采用蒙特卡罗程序建立了其精细模型,包括含有TRISO包覆颗粒的燃料球、含有燃料球和石墨球的球床、堆芯顶锥和底锥、侧反射层氦气孔道、侧反射层控制棒孔道、侧反射层吸收球孔道、底反射层B4C小棒。同时,出于模拟便利性的考虑,建立了 HTR-PM上述结构的均匀化/等效模型,并与精细模型进行了比较分析。本文的计算结果表明,HTR-PM反射层区域的蒙特卡罗精细模型和均匀化模型,在keff方面的差别很小,甚至可以忽略,这就意味着即使采用了方便的均匀化模型,也不会对物理计算产生明显的误差。此外,对于HTR-PM初装堆而言,燃料球和石墨球的数量比例是可以变化的,此时对于球床区域采用第三种等效模型得到了较高的计算精度,因此从便于仿真的角度,推荐在今后的工作中采用第三种等效模型。本文的计算结果和分析结论,对于球床反应堆的设计和运行工作,具有一定的工程参考价值。

关键词：球床堆 HTR-PM 蒙特卡罗模型 keff分析

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