基于伴随通量的反应堆临界硼浓度及控制棒位置搜索方法研究

发布时间：2020-05-29 22:34

【摘要】：蒙特卡罗方法由于几何适应性强、计算结果精确等优势,在先进核能系统的设计与分析中获得越来越广泛的应用。临界硼浓度、控制棒位置等关键参数搜索是反应堆设计和物理分析的重要组成部分,传统的临界搜索方法需要进行多次临界计算,蒙特卡罗方法收敛速度慢,导致搜索效率低下。因此,发展先进、高效的蒙特卡罗临界搜索方法成为重要研究方向。本文在中子输运设计与安全评价软件系统SuperMC的基础上,基于伴随通量研究反应堆临界硼浓度及控制棒位置搜索方法。主要研究工作如下:1)发展了基于伴随通量的临界硼浓度搜索方法。针对伴随通量计算问题,基于反复裂变几率方法,并进一步采取源归并策略,在不增加内存消耗的前提下,获得精确的伴随通量统计结果。针对临界硼浓度搜索的问题,从中子输运方程的伴随方程和扰动方程出发,推导出有效增殖因子对硼浓度变化的响应系数,计算出系统达到临界状态需要的硼浓度变化量,并通过美国Westinghouse公司标准17× 17压水堆组件模型进行了该功能的正确性验证。2)发展了基于轴向离散的临界控制棒位置搜索方法。针对临界控制棒位置搜索的问题,采用了轴向分段的策略,计算出每一段控制棒对有效增殖因子的影响,推导出有效增殖因子对控制棒位置变化的响应系数,实现了控制棒位置的临界搜索,并通过C5G7-UOX组件模型验证了该功能的正确性。本文进一步采用Hoogenboom等提出的压水堆全堆芯Hoogenboom基准模型和IAEA BN-600基准例题进行校验,分别通过一次计算得到了 Hoogenboom达到临界的硼浓度和IAEA BN-600达到临界的控制棒位置,与国际上公开发表的结果吻合。测试结果初步表明本文发展的临界搜索方法能够较好地支持反应堆的设计与物理分析。
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图３．１链式反应示意图逡逑３．邋１．１．２反复裂变几率的程序实现逡逑反复裂变几率法不需要像确定论程序一样求解伴随方程，只需要在蒙特卡罗逡逑

逦□逦吸收逡逑图３．１链式反应示意图逡逑３．邋１．１．２反复裂变几率的程序实现逡逑反复裂变几率法不需要像确定论程序一样求解伴随方程，只需要在蒙特卡罗逡逑程序进行前向模拟就可以得到伴随通量的大小。反复裂变几率过程示意图如图逡逑３．２所示。逡逑，

本文编号：2687610