快堆三维六角形节块程序验证及截面处理研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xyhnet
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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。
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