离散纵标屏蔽计算方法参数优化研究

摘要

精确的辐射屏蔽计算是核装置设计与安全运行的重要基础，离散纵标(SN)方法是国际上通用的屏蔽计算方法之一。SN数值求解过程中，空间变量离散、网格步长划分和角度变量离散等关键参数对计算结果具有较大的影响。实际工程问题中由于几何材料的复杂性导致难以确定最佳的SN计算参数，系统全面的分析参数的敏感性是一个重要的研究方向。
　　本课题采用多维SN屏蔽输运程序ARES，以典型压水堆屏蔽问题中的常用材料为对象，研究了关键计算参数对通量密度结果的敏感性。由于实际三维工程问题几何复杂、材料众多等因素，难以准确衡量各计算参数对结果的影响，定位计算误差的主要来源十分困难。因此，采用水、低碳合金钢、空气和混凝土，选取单一屏蔽材料分别进行研究分析。以压水堆屏蔽计算的各材料区能谱作为输入源强，对单一材料问题进行SN计算模拟，分析了网格划分、差分格式及离散求积组的选取对中子光子能谱、通量密度以及剂量当量率等结果的影响。
　　数值结果表明，在其它参数变量不变的条件下，不同网格划分对于各屏蔽材料的计算结果具有较大影响，按影响强弱排序依次为混凝土、低碳合金钢、水、空气。在细网格步长划分下各差分格式的计算结果较为接近，EDW差分对于网格敏感性较弱，具有较好的粗网格计算精度。由于空气材料的低散射效应造成角通量密度的各向异性分布较强，SN计算的角度离散误差较大，离散求积组对其计算结果影响显著。将单一材料问题的研究规律，扩展应用于复杂三维几何、多材料屏蔽问题。OECD国际基准题ASPIS的测试结果表明，参数优化后的计算精度明显提高。中子能谱和反应率计算结果与蒙卡程序MCNP的结果吻合良好，与实验测量值相比在误差可接受范围内，从而展示出SN参数优化研究的价值。另外，对小型模块化反应堆进行了计算模拟，分析了压力容器不同壁厚处和不同方位角处的中子及光子通量密度的变化规律。本课题的研究有助于提高屏蔽计算的准确性和可靠性，解决屏蔽计算的关键技术问题，工程应用前景广阔。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究的主要内容

2．1 引言

2．2 输运方程的数值求解

2．2．1 能量变量离散

2．2．2 角度变量离散

2．2．3 空间变量离散

2．2．4 ARES程序简介

2．3 本章小结

3．1 引言

3．2 参数优化分析流程

3．2．1 屏蔽材料源强能谱

3．2．2 研究模型建立

3．2．3 SN方法计算参数

3．3 关键参数屏蔽特性分析

3．3．1 网格步长敏感性

3．3．2 差分方式选取

3．3．3 离散求积组

3．4 本章小结

4．1 引言

4．2 ASPIS基准实验计算分析

4．2．1 基准题模型与建模

4．2．3 计算结果与分析

4．3 小型模块化反应堆

4．3．1 小型堆建模

4．3．2 堆芯通量密度分布

4．3．3 压力容器处能谱分析

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

作者简介