基于切比雪夫有理逼近方法的内耦合燃耗计算研究

发布时间：2020-04-22 22:21

【摘要】：燃耗计算是反应堆设计分析以及燃料管理的关键环节,同时也是反应堆燃耗信任制技术应用及乏燃料后处理的基础。由于反应堆技术的发展,反应堆的几何结构和材料组成愈发复杂,导致难以对其进行精确燃耗计算,因此,发展先进燃耗计算方法成为重要研究课题。蒙特卡罗(蒙卡)燃耗计算方法具有蒙卡输运方法几何适应性强的特点,能够处理复杂的几何模型,是目前国内外的研究热点。本文在中国科学院核能安全技术研究所·FDS团队自主研发的超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统SuperMC的基础上,开展了蒙卡燃耗计算方法的研究工作。蒙卡燃耗计算是蒙卡粒子输运计算与点燃耗计算的相互耦合,其中点燃耗算法的选取直接影响到计算结果的精度。在目前国内外发展的点燃耗算法中,基于切比雪夫有理逼近方法(CRAM)的点燃耗算法具有计算精度高、计算速度快的特点,是一种较为先进的方法。本文选取CRAM点燃耗算法进行蒙卡燃耗计算的研究工作。首先,在充分研究点燃耗计算理论的基础上,实现CRAM点燃耗计算功能；然后,通过耦合输运计算与点燃耗计算实现了蒙卡燃耗计算功能,重点针对材料中裂变产物和嬗变产物的预处理以及点燃耗参数的计算进行了研究,并发展了基于广度优先搜索的子核判断方法。同时,本文采用基于桶排序的能量查找方法代替传统的统一能量网格方法,在保证计算速度的同时减少了内存消耗,能够支持多燃耗区模型的高效计算。此外,由于采取程序内置点燃耗计算模块的内耦合方式,较传统上使用第三方接口调用独立输运计算程序和点燃耗计算程序的外耦合方式更为灵活。为验证本文实现的蒙卡燃耗计算方法的准确性,分别采用欧洲经合组织核能署发布的OECD/NEA压水堆栅元基准题以及沸水堆组件基准题、美国Westinghouse公司标准压水堆栅元例题、国际原子能机构IAEA发布的IAEA-ADS国际基准题对本方法进行了测试。通过与国际上公布的结果比较,初步证明了本方法的准确性。本文发展的蒙卡燃耗计算方法能够较好地支持反应堆的设计与分析。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL329

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本文编号：2637029