基于HEPS_N三维高效中子输运方法研究

发布时间：2020-04-20 23:59

【摘要】：核反应堆中子物理计算在反应堆设计和运行阶段都扮演着重要角色。高精度的堆芯计算能有效控制安全裕量、优化设计,在保证安全的基础上提升经济性,为反应堆安全运行提供重要支持等。基于扩散理论的两步法堆芯物理计算曾被广泛应用,但随着堆芯非均匀性的增强,计算精度受到巨大挑战。基于一阶输运方程的传统离散纵标方法又面临计算效率及存储的难题。偶阶输运方程相比一阶输运方程只需求解一半的角度空间,有效减小了计算存储、提升了计算效率,同时在有限元求解等方面具备一定的优势。本论文采用偶阶输运方程的离散纵标法思路,并在此基础上引入偶阶角通量对称思想进行优化改进,开展高效偶阶离散纵标法HEPSN(High-efficiency Even-Parity Discrete Ordinates Method)的中子输运模拟方法研究,推动解决限制SN方法大规模工程应用的瓶颈问题,从而为高精度、高效率的中子输运模拟方法研究打下基础。本论文首先推导基于一阶输运方程的离散纵标法,在此基础上对二阶输运方程展开研究,通过横向对比3种二阶输运方程的优缺点,选择偶阶输运方程作为进一步研究对象。通过吸收二维情况下的一次对称优化思想,创新性的提出三维情况下的二次对称优化思想并用于偶阶输运方程,得到三维高效偶阶离散纵标方程,并对方程的边界条件、求积组及角通量重构进行推导及阐述。在深入理解理论基础上开发了高效偶阶输运程序系统,采用自设例题及国际基准题对程序及方法进行测试验证,同时对方法的适用性和稳定性进行全面分析。经过系统全面的测试,初步验证了HEPSN理论思想的合理性,结果表明基于HEPSN的三维高效中子输运方法能在一定程度上整合扩散理论和一阶输运理论的部分优点。由于对称优化思想的引入,高效偶阶离散纵标法具有特定的适应性,但在其适用范围内,相较一阶输运理论具有更高的效率、更好的鲁棒性以及需要更小的存储,而相较扩散理论具有更高的计算精度。在大规模输运计算中,基于HEPSN的三维高效中子输运方法具有很好的应用前景。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL329.2

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本文编号：2635113