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核科学与工程 2019年第3期39卷 406-413页

作者：马续波杨乐唐辉许谦仇若萌陈义学华北电力大学核科学与工程学院

第四代核能系统是一种具有更好安全性、经济竞争力、核废物减少,以及防止核扩散的先进核能系统,代表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿。铅基快堆是第四代核能系统中重要堆型之一。目前国际上通用的反应堆程序,比如 mCNP + ORIGEN、R... 详细信息

第四代核能系统是一种具有更好安全性、经济竞争力、核废物减少,以及防止核扩散的先进核能系统,代表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿。铅基快堆是第四代核能系统中重要堆型之一。目前国际上通用的反应堆程序,比如 mCNP + ORIGEN、RmC 或者 Serpent,很多研究主要针对压水堆,国际上也有研究发现针对铅基快堆基准题 rbec-m,确定论方法和蒙卡方法计算结果有较大偏差。本文深入研究了蒙卡程序使用的裂变产额对计算结果的影响。首先对反应堆蒙特卡罗程序 RmC 自带和燃耗库中的部分核素的裂变产额数据进行了更新,采用国际上著名 rbec-m 基准题和 OECD/NEA 发布的快堆 Pu 循环燃耗基准题进行了验证分析,计算得到了裂变份额数据对快堆燃耗计算的影响。计算结果表明:更新后的裂变产额数据对系统的有效增殖因子和主要重核的质量变化影响较小,但对部分裂变产物的质量变化影响较大,部分核素偏差超过 86%。对于快堆 Pu循环燃耗基准题,长寿命高放废物 133Cs 和 129I 的计算结果偏差分别可达 22.4%和 47.8%,这将对长寿命高放废物的嬗变效率和核燃料循环有重要影响。

关键词：裂变产物燃耗计算快堆 RmC rbec-m

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快堆三维六角形节块程序验证及截面处理研究

快堆三维六角形节块程序验证及截面处理研究

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作者：刘佳艺华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着第四代先进核能系统概念的提出,快中子反应堆凭借其固有安全、可增殖核燃料以及可嬗变核废物中长寿命核素的优点出现在在第四代先进核能系统中,各国也逐渐开始重视快堆技术的发展。节块法相较于传统的有限差分方法,在计算速度上有... 详细信息

随着第四代先进核能系统概念的提出,快中子反应堆凭借其固有安全、可增殖核燃料以及可嬗变核废物中长寿命核素的优点出现在在第四代先进核能系统中,各国也逐渐开始重视快堆技术的发展。节块法相较于传统的有限差分方法,在计算速度上有很大的优势,在燃料管理或参数设计等计算工作中有广泛的应用。而快堆中与传统压水堆中使用的矩形燃料组件不同,常采用六角形的组件。因此,研究六角形的节块法对于当前快中子反应堆的研究及推进国内核电相关设计程序的自主化都具有重要意义。本论文基于横向积分方法,使用高阶多项式描述六角形节块内的中子通量密度分布求解中子扩散方程,自主开发了三维六角形节块法程序HEXA3D。通过横向积分方法分别利用四阶和三阶多项式近似描述径向及轴向的一维中子通量密度分布,结合加权余量法,以各节块的面平均偏中子流为变量,建立起通量矩方程和中子流响应方程,最终解得系统的有效增殖因数和各个节块内的平均中子通量密度。在此基础上,对VVER-440、VVER-1000、IAEA bare core等二维和三维的少群基准问题进行了验证。并且为了进一步验证HEXA3D对于复杂问题的计算能力,结合了团队自主研发的多群截面处理程序mGGC,建立了一套独特的,包含从截面处理到堆芯计算的一套流程,就国际铅基快堆rbec-m基准问题,从ENDF/B-VⅦⅦ.1的评价核数据库制作了 33群的中子反应截面,同时开发了接口于mGGC的I/O模块Triso,用于生成计算所需的特定格式的截面文件。最终的计算结果表明:在二维及三维的少群问题中,计算耗时仅在1秒左右,Keff相比于文献中使用精细划分的有限差分程序计算的参考解偏差在几百个pcm以内,功率分布的计算结果相比参考值最大偏差为8.75%,计算精度已经与一些成熟的节块法程序相当。对于33群的rbec-m基准,使用相同的截面,相较于参考程序Keff相差343pcm,中部堆芯各节块功率分布最大相对偏差为-4.243%,而计算的用时为17.4秒。综上所述,自主开发的六角形节块法程序HEXA3D具有较高的计算效率的同时保有足够的计算精度,并可以结合团队已有的多群截面处理程序自成一套计算体系,未来将采用更多的基准题来验证程序的工程适用性。

关键词：快堆六角形节块法高阶多项式近似横向积分 rbec-m

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