TREAT（Transient Reactor Test Facility）是一種用于測試反應(yīng)堆燃料和結(jié)構(gòu)材料性能的實驗堆。該堆結(jié)構(gòu)復(fù)雜,采用氣冷設(shè)計和石墨慢化,在徑向和軸向上均具有很強的中子泄漏和非均勻性,對三維中子學(xué)的模擬提出了較大的挑戰(zhàn)。PROTEUS-MOC由美國阿貢國家實驗室和密歇根大學(xué)合作開發(fā),采用二維特征線方法和一維間斷伽遼金有限元方法分別處理角通量的徑向和軸向分布。為測試PROTEUS-MOC的精度和效率,利用該程序?qū)REAT試驗堆進行了穩(wěn)態(tài)中子學(xué)計算。計算結(jié)果表明:PROTEUS-MOC程序的精度較高,能準(zhǔn)確描述TREAT的軸向和徑向的強中子泄漏。與Monte Carlo程序Serpent相比,特征值相對誤差僅為0.12%。另外,PROTEUS-MOC所采用的加速方法 TLPCMFD（Two-Level pCMFD）可以將計算速度提高26倍。 

【文章來源】：核技術(shù). 2020,43(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

PROTEUS-MOC中的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

TLPCMFD中第一層加速與第二層加速間的迭代關(guān)系

TREAT于1958年由ANL設(shè)計，位于愛達荷國家實驗室（Idaho National Laboratory,INL），主要用于測試核反應(yīng)堆材料在瞬態(tài)環(huán)境下的性能。該堆采用高濃鈾（～93%）作為燃料，UO2顆粒彌散在石墨組成的慢化介質(zhì)中，石墨和鈾的原子比（C/U）約為10 000:1。TREAT中的燃料組件為方形，采用倒角設(shè)計，邊長為10.16 cm，高度為121.92 cm，活性區(qū)上下均有石墨組成的反射層。燃料組件四周為鋯合金組成的包圍盒。根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)和條件的不同，TREAT可有多種燃料布置方式，最多時可容納361個燃料組件。本文選取了一種被稱為M8CAL[14](M8 Calibration）的堆芯布置方案為對象，利用PROTEUS-MOC對其進行中子學(xué)計算。在M8CAL的堆芯布置中，位于試驗組件和堆外探測器之間的一排組件被全部取出，使得試驗組件發(fā)出的中子更容易被探測到。該堆芯布置也因此具有很強的中子泄漏和非均勻性。M8CAL的堆芯布置如圖3所示。本文計算所使用的網(wǎng)格和11群中子多群截面數(shù)據(jù)均來自文獻[15]。在實際計算時，裂變源的收斂準(zhǔn)則設(shè)為1.0×10-6，特征值的收斂準(zhǔn)則設(shè)為1.0×10-7。分別使用了pCMFD和TLPCMFD進行加速，以比較它們的效率差別。低階方程的裂變源收斂準(zhǔn)則設(shè)為1.0×10-9。在進行TLPCMFD加速時，每1/4個組件被設(shè)為一級粗網(wǎng)，全堆被劃分為25個二級粗網(wǎng)。由于該模型較大，因此采用并行計算以提高計算效率，在角度、軸向?qū)雍蛷较蚓W(wǎng)格三個層面上進行區(qū)域分解，共使用了480個核計算。詳細的計算參數(shù)見表1，區(qū)域分解參數(shù)見表2，兩層粗網(wǎng)設(shè)置見圖4。


本文編號：3134919