IP200堆芯物理设计改进

摘要

IP200(Integral PWR200)是由哈尔滨工程大学提出初步概念设计方案的一体化压水反应堆，其在堆芯热工、蒸汽发生器等方面已做过较为详细的研究，但由于该反应堆物理设计方面只是做过二维的设计计算，并且由于控制棒设计在机械上存在一定的不合理性，故需进行改进设计，以用来指导小型堆的研究。
　　本文在首先使用Studvisk公司开发的基于界面流耦合的碰撞概率法的二维燃耗计算程序 HELIOS-1.11对组件的物理特性进行研究，通过分析选出符合设计要求的燃料组件。并通过分别研究带有控制棒和可燃毒物组件的物理特性，最终确定可能用于所设计的反应堆中的组件类型。
　　其次通过编写基于矩形窄通道的热工单通道模型，提出堆芯的初步设计方案。由于在扩散计算时需要连续的截面参数，需要对HELIOS计算出的多种组件截面进行处理，本文为适应高燃耗的堆芯计算，提出了分段拟合方法，大幅度提高了截面拟合的计算精度。通过修改REMARK计算程序，使其适用于六角形组件堆芯的准稳态计算，并通过与成熟的设计软件进行对比，证明了修改软件的合理性。并通过将热工与物理模型相耦合，利用热工程序为物理提供一个更符合实际情况的温度和密度分布，实现核热准稳态耦合计算，完善设计计算所使用的程序。
　　最后通过使用计算程序，对堆芯控制棒不同的布置方式和提棒方式进行比较，获得较好的提棒方式。并通过对不同布置方式的可燃毒物布置进行设计计算，比较不同设计方案的特性，提出最终的堆芯设计方案，并对该设计方案的部分稳态物理和热工性能进行了验证，为应用板型燃料元件的小型一体化压水堆IP200的堆芯物理设计提供了理论及参考依据。

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第1章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文主要工作

第2章 组件物理特性研究

2.1 组件少群常数计算程序介绍

2.2 几何模型建立

2.3 燃料组件设计

2.4 控制棒组件设计

2.5 可燃毒物组件设计

2.6 本章小结

第3章 堆芯初步设计

3.1 设计参数选取

3.2 单通道稳态热工设计

3.3 设计计算结果

3.4 本章小结

第4章 堆芯核设计及优化

4.1 组件均匀化少群截面处理

4.2 堆芯扩散及燃耗计算

4.3 控制棒设计方案

4.4 可燃毒物布置方案

4.5 堆芯设计方案合理性分析及验证

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢