發(fā)布時(shí)間：2017-12-13 17:03

  本文關(guān)鍵詞：氟鹽冷卻高溫球床堆組件均勻化方法研究

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【摘要】：熔鹽堆是六種第四代反應(yīng)堆系統(tǒng)中唯一的液態(tài)反應(yīng)堆,由于其在釷資源利用及核燃料在線處理上的優(yōu)勢(shì)受到了廣泛的關(guān)注。氟鹽冷卻高溫堆(PB-FHR)是基于傳統(tǒng)熔鹽堆拓展而來(lái)的全新概念堆型,結(jié)合了熔鹽冷卻技術(shù)和包覆燃料顆粒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),具有很好的經(jīng)濟(jì)性和安全性,有更高的商業(yè)可行性。氟鹽冷卻高溫堆是一種新型堆型,其中子學(xué)計(jì)算主要使用蒙特卡羅方法,計(jì)算較為耗時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足商用堆設(shè)計(jì),因此基于確定論方法的計(jì)算研究也需要同步推進(jìn)。由于PB-FHR堆芯具有典型的雙重非均勻性結(jié)構(gòu),其燃料柵元組件排布不像傳統(tǒng)的壓水堆的柵格那樣排布整齊規(guī)律,無(wú)論微觀上燃料顆粒還是宏觀上的燃料球均呈現(xiàn)不規(guī)則隨機(jī)堆積,所以一般的壓水堆計(jì)算方法在處理這種雙重非均勻性問(wèn)題難以奏效,需要特別予以處理。本論文主要針對(duì)PB-FHR燃料組件雙重非均勻性特點(diǎn),開(kāi)展了基于子群共振方法及丹可夫因子修正的均勻化方法研究。論文主要包括以下內(nèi)容:首先是共振計(jì)算方法的研究。共振計(jì)算是柵元組件計(jì)算中重要的一環(huán),是連接中子微觀數(shù)據(jù)庫(kù)與反應(yīng)堆物理計(jì)算的中間橋梁,其計(jì)算結(jié)果直接決定了組件均勻化計(jì)算的精度與效率。本文共振計(jì)算部分針對(duì)微觀燃料核采用子群共振計(jì)算方法得到自屏截面。在共振計(jì)算之前,首先針對(duì)子群共振計(jì)算研制了配套的多群截面數(shù)據(jù)庫(kù),該數(shù)據(jù)庫(kù)中加入了能群相關(guān)的Goldstein-Cohen因子以及子群共振計(jì)算所需的子群參數(shù),并驗(yàn)證了子群參數(shù)擬合多群截面的精確性。此外,在宏觀層次均勻化方法上,引入丹可夫因子修正燃料顆粒的共振截面以處理有限空間內(nèi)的燃料顆粒之間的屏蔽效應(yīng),進(jìn)而對(duì)燃料球問(wèn)題進(jìn)行輸運(yùn)求解,并群并區(qū)得到燃料球組件的均勻化截面。由于本文燃料球組件的均勻化方法基于丹可夫因子修正,因此需要精確計(jì)算燃料球中燃料核的丹可夫因子。本文推導(dǎo)了PB-FHR中燃料丹可夫因子計(jì)算方法,并編制了計(jì)算程序。同時(shí)修改MCNP5統(tǒng)計(jì)卡,以校驗(yàn)PB-FHR中基于雙區(qū)模型的丹可夫理論模型的正確性,并開(kāi)展了氟鹽冷卻對(duì)丹可夫因子的影響分析及無(wú)限增殖因子相關(guān)的丹可夫因子敏感性分析。結(jié)果表明單個(gè)燃料球中燃料顆粒越多,kinf對(duì)于丹可夫因子的變化越敏感,精確計(jì)算丹可夫因子越重要。最后,為了檢驗(yàn)本課題的均勻化方法在截面加工方面的精確性,我們針對(duì)燃料球組件計(jì)算了無(wú)限增殖因子、宏觀均勻化截面以及能譜等宏觀物理量,與高溫氣冷堆專(zhuān)用截面加工程序MICROX-2以及通用蒙特卡羅輸運(yùn)程序MCNP5計(jì)算結(jié)果對(duì)比,結(jié)果表明基于子群共振方法及丹可夫因子修正的球床堆組件均勻化方法在PB-FHR單組件計(jì)算上有著較好的精度,同時(shí)相比于蒙特卡羅方法,提高了計(jì)算的效率。因此本課題的少群截面均勻化方法可用于PB-FHR的分析,并對(duì)PH-FHR中子多輸運(yùn)程序的開(kāi)發(fā)具有一定的借鑒作用。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TL352;TL426

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