基于离散纵标输运计算方法的三维燃耗程序发展研究

摘要

核分析计算程序的发展是自主发展核电、并推动其快速发展的重要工作之一。多维输运燃耗计算方法由于解决了反应堆在换料周期内各区域核密度变化的精确模拟问题,可以完成堆内的中子学参数的精确模拟计算,是核电设计、核安全分析、核燃料循环等设计分析工作所必需的重要计算分析方法。rn 燃耗分析主要研究核燃料同位素和裂变产物同位素的成份随时间的变化以及它们对反应性和中子通量密度分别的影响,包括核燃料同位素成份的变化和燃耗、裂变产物同位素的生成和消耗、反应性随时间的变化、堆芯寿期和燃耗深度以及核燃料的转换及循环。燃耗方程的精确求解建立在获取燃耗区域内精确能谱的基础上,因此一个完整的燃耗计算需要与输运计算耦合才能实现。基于扩散理论的燃耗程序对反应堆组件和堆芯几何进行均匀化等效处理,不能准确反映出空间能谱效应的影响;基于蒙特卡罗(MC)方法的输运程序由于需要大量的计算时间才能获取整个堆内的空间分布量结果,因此,尽管现在已有大量基于MC输运计算方法的燃耗程序出现,但能够真正与工程结合并应用的实例还很少;基于离散纵标方法(SN)的输运程序则由于可以快速得到堆内的空间分布量,精确模拟具有各向异性的中子注量率分布特性下的堆内核素燃耗情况,而成为现今核电燃耗程序研究发展的主要方向,但目前国际上还没有发布基于三维SN计算方法的燃耗程序。rn 首次发展了基于三维SN输运计算的燃耗程序系统,采用接口程序自动耦合三维SN输运计算程序和点燃耗程序的方法开发了基于离散纵标输运计算方法的三维燃耗程序系统,实现对三维模型的精细燃耗计算,获得燃料燃耗、同位素成分变化和燃耗反应性损失等参数。最后.采用IAEA基准校核例题对程序系统进行了初步校核。计算结果初步证明了所开发的三维燃耗程序系统的正确性。