【摘要】：堆芯燃料管理與反應(yīng)堆的經(jīng)濟性和安全性息息相關(guān),反應(yīng)堆燃耗計算是反應(yīng)堆設(shè)計與分析的重要環(huán)節(jié)。反應(yīng)堆燃耗計算需進行輸運、點燃耗交替迭代計算,輸運計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),點燃耗計算通過求解Bateman方程組得到堆芯核素密度隨時間的變化。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,通過簡單設(shè)置核素的燃耗步長強制解耦會帶來計算偏差。因此,在蒙卡輸運-燃耗耦合計算過程中需要準(zhǔn)確考慮核反應(yīng)率變化對核素燃耗計算帶來的影響,以達到提高計算效率、保證計算精度的目的。傳統(tǒng)的蒙卡輸運-燃耗耦合策略需通過縮短燃耗步長以保證計算精度,這種處理方式會增加燃耗步數(shù)降低計算效率。本文基于中子輸運設(shè)計與安全評價軟件系統(tǒng)SuperMC,開展了基于改進半預(yù)估修正的蒙卡輸運-燃耗計算耦合策略研究。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),對每個燃耗步起點處的反應(yīng)率進行修正,避免計算誤差的逐步累積。同時,結(jié)合子步法的思想,將設(shè)定的燃耗步長劃分成若干子步,通過線性擬合的方式獲得每個子步的反應(yīng)率,對每個子步進行燃耗計算,從而在保證相同計算精度的前提下可使用更長的燃耗步進行計算,提高計算效率。為驗證本文發(fā)展的改進半預(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)題和國際原子能機構(gòu)發(fā)布的BN-600模型進行綜合測試。測試結(jié)果表明,與傳統(tǒng)耦合策略起點近似相比,在保證相同計算精度的情況下,采用本文耦合策略的燃耗步長最高可達到傳統(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)生了兩個次級中子；其中一個次級中子在位置６處被裂變材料吸收；另一逡逑個次級中子在位置２處與裂變材料相互作用，發(fā)生裂變反應(yīng)并產(chǎn)生兩個次級中逡逑子；其中一個中子直接飛出裂變材料區(qū)域，另一個中子在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逡逑費變Ｍ料逡逑圖２．２單個中子的隨機歷程逡逑在求解中子輸運問題時，蒙卡方法計算具有如下特點：

實軸逡逑圖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的本征值位于負實軸附近時，可以使用有理逡逑近似計算一１，在負實軸附近的精度能達到１（Ｔ１３。逡逑若ｆｃ為偶數(shù)，則實系數(shù)有理函數(shù)心ｆｃ的極點具有共輒關(guān)系，所以實數(shù)值；ｃ部分逡逑的計算消耗減半：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的幫助下通過計算這逡逑些多項式系數(shù)得到。在／ｃ邋Ｓ邋１４的時候，也可以通過Ｃａｒａｔｈ６ｏｄｏｒｙ－Ｆｅｊ６ｒ方法計算逡逑得到。因此，核素密度向量的計算就轉(zhuǎn)化為解ｆｃ／２個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】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL329

【參考文獻】

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本文編號：2664717