【摘要】：堆芯燃料管理與反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性和安全性息息相關(guān),反應(yīng)堆燃耗計(jì)算是反應(yīng)堆設(shè)計(jì)與分析的重要環(huán)節(jié)。反應(yīng)堆燃耗計(jì)算需進(jìn)行輸運(yùn)、點(diǎn)燃耗交替迭代計(jì)算,輸運(yùn)計(jì)算通過求解玻爾茲曼方程得到堆芯穩(wěn)態(tài)中子學(xué)參數(shù),點(diǎn)燃耗計(jì)算通過求解Bateman方程組得到堆芯核素密度隨時(shí)間的變化。燃耗過程中,核素反應(yīng)率與材料核素密度緊密相關(guān),傳統(tǒng)方法中,通過簡(jiǎn)單設(shè)置核素的燃耗步長(zhǎng)強(qiáng)制解耦會(huì)帶來計(jì)算偏差。因此,在蒙卡輸運(yùn)-燃耗耦合計(jì)算過程中需要準(zhǔn)確考慮核反應(yīng)率變化對(duì)核素燃耗計(jì)算帶來的影響,以達(dá)到提高計(jì)算效率、保證計(jì)算精度的目的。傳統(tǒng)的蒙卡輸運(yùn)-燃耗耦合策略需通過縮短燃耗步長(zhǎng)以保證計(jì)算精度,這種處理方式會(huì)增加燃耗步數(shù)降低計(jì)算效率。本文基于中子輸運(yùn)設(shè)計(jì)與安全評(píng)價(jià)軟件系統(tǒng)SuperMC,開展了基于改進(jìn)半預(yù)估修正的蒙卡輸運(yùn)-燃耗計(jì)算耦合策略研究。在半預(yù)估修正方法的基礎(chǔ)上,采用投射預(yù)估修正的處理方式,根據(jù)反應(yīng)率與核子密度之間存在相關(guān)性的假設(shè),對(duì)每個(gè)燃耗步起點(diǎn)處的反應(yīng)率進(jìn)行修正,避免計(jì)算誤差的逐步累積。同時(shí),結(jié)合子步法的思想,將設(shè)定的燃耗步長(zhǎng)劃分成若干子步,通過線性擬合的方式獲得每個(gè)子步的反應(yīng)率,對(duì)每個(gè)子步進(jìn)行燃耗計(jì)算,從而在保證相同計(jì)算精度的前提下可使用更長(zhǎng)的燃耗步進(jìn)行計(jì)算,提高計(jì)算效率。為驗(yàn)證本文發(fā)展的改進(jìn)半預(yù)估修正耦合策略的正確性與效率,本文選取了OECD/NEA發(fā)布的TAKAHAMA-3壓水堆基準(zhǔn)題和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)發(fā)布的BN-600模型進(jìn)行綜合測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,與傳統(tǒng)耦合策略起點(diǎn)近似相比,在保證相同計(jì)算精度的情況下,采用本文耦合策略的燃耗步長(zhǎng)最高可達(dá)到傳統(tǒng)耦合策略的8倍。
【圖文】：

逡逑核發(fā)生各種核反應(yīng)的過程。圖２．２表示粒子與物質(zhì)相互作用的過程：一個(gè)中子從逡逑源出發(fā)入射到裂變材料區(qū)域后，在位置１處與材料中的裂變靶核發(fā)生了裂變反逡逑應(yīng)，產(chǎn)生了兩個(gè)次級(jí)中子；其中一個(gè)次級(jí)中子在位置６處被裂變材料吸收；另一逡逑個(gè)次級(jí)中子在位置２處與裂變材料相互作用，發(fā)生裂變反應(yīng)并產(chǎn)生兩個(gè)次級(jí)中逡逑子；其中一個(gè)中子直接飛出裂變材料區(qū)域，另一個(gè)中子在３處發(fā)生散射反應(yīng)，改逡逑變了飛行方向，在位置４處被吸收。逡逑３邐４逡逑－邋？逡逑２逡逑＊逡逑？邐－＾邐WＪＴ逡逑ｗ入射中戶逡逑５逡逑６逡逑費(fèi)變Ｍ料逡逑圖２．２單個(gè)中子的隨機(jī)歷程逡逑在求解中子輸運(yùn)問題時(shí)，蒙卡方法計(jì)算具有如下特點(diǎn)：

實(shí)軸逡逑圖２．３邋｜ｅｚ邋－ｆ１４，１４（－ｚ）丨等值線分布圖逡逑圖２．３給出了ｆｃ邋＝邋１４時(shí)４火（－幻逼近ｅｚ的精度分布，，即｜ｅｚ邋－邋ｆ１４，１４（－ｚ）｜在逡逑復(fù)平面的等值線分布。這表示當(dāng)Ａｔ的本征值位于負(fù)實(shí)軸附近時(shí)，可以使用有理逡逑近似計(jì)算一１，在負(fù)實(shí)軸附近的精度能達(dá)到１（Ｔ１３。逡逑若ｆｃ為偶數(shù)，則實(shí)系數(shù)有理函數(shù)心ｆｃ的極點(diǎn)具有共輒關(guān)系，所以實(shí)數(shù)值；ｃ部分逡逑的計(jì)算消耗減半：逡逑ｒｋ．ｋ0ｃ＇）邋＝邋ａ０邋＋邋２Ｒｅ｛ｊｉ％＾邐（２．１５）逡逑因此矩陣方程解的有理近似為：逡逑ｎ邋＝邋ａ0ｎ0邋＋邋２Ｒｅ（Ｘｙ＝ｉ邋ａｊ（Ａｔ邋－邋０，７）－１ｎｏ）邐（２．１６）逡逑切比雪夫有理函數(shù)的一系列系數(shù)在不同的階數(shù)ｆｃ下都己經(jīng)得到研究。不同逡逑ｆｃ值的部分分式系數(shù)心和０；值，可以在ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ邋ｒｏｏｔ邋ｆｉｎｄｅｒ的幫助下通過計(jì)算這逡逑些多項(xiàng)式系數(shù)得到。在／ｃ邋Ｓ邋１４的時(shí)候，也可以通過Ｃａｒａｔｈ６ｏｄｏｒｙ－Ｆｅｊ６ｒ方法計(jì)算逡逑得到。因此，核素密度向量的計(jì)算就轉(zhuǎn)化為解ｆｃ／２個(gè)具有以下形式的稀疏線性方逡逑程：逡逑（Ａｔ邋—邋0ｉＩ）Ｘｉ邋＝邋ａｉＴｉ０邐（２．１７）逡逑１３逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL329

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664717