基于CRAM的活化计算方法研究及初步应用

发布时间：2020-07-11 23:59

【摘要】：核反应堆在运行过程中会产生大量中子,这些中子对堆芯的材料及其腐蚀产物有很强的活化作用,从而对工作人员在运行、检修、退役等多个环节造成辐射伤害,因此材料的中子活化计算对于核反应堆设计和安全有非常重要的影响。本文以核反应堆结构材料(主要为轻核及中等质量核)的活化计算为研究对象,系统调研了相关的方法和程序,随后基于切比雪夫有理近似方法(CRAM)和欧拉指数方法开发了活化计算程序CEACT,并进行了初步的测试与应用。活化计算是燃耗的一种特殊形式,主要侧重于轻核以及中等质量核素的中子吸收反应。本文在燃耗理论的基础上,着重对活化计算方法的研究。因此,适用于燃耗计算的求解方法,通常适用于活化计算。对于燃耗方程的求解主要包括解析方法和数值方法两大类。在充分比较分析各种方法的优缺点后,选取数值方法中传统的欧拉指数方法和先进的切比雪夫有理近似方法进行模型求解。欧拉指数方法是简单的传统数值方法,在欧拉方法的基础上对时间项进行改进,实现过程简单,但需要根据计算时间对短寿命核素进行平衡处理。切比雪夫有理近似方法与传统的燃耗计算方法相比,具有更高的精度和效率,能够较好处理含有短寿命核素燃耗系统的刚性问题。本文基于EAF-2007数据库,分别采用欧拉指数方法和切比雪夫有理近似方法进行活化程序CEACT的开发。最后,本文采用CEACT程序、欧洲通用的活化计算程序FISPACT,对压水堆包壳材料以及聚变堆第一壁材料进行活化计算。结果表明,CEACT程序可以达到较高计算精度,因此后续可以为国内裂变堆和聚变堆的屏蔽设计和安全分析工作提供支持。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL341
【图文】：

程序框架,核子密度

－如图３－２所示，程序首先进行变量的初始化，然后进行输入卡和数据库的读逡逑取。逡逑１、程序根据输入卡中填写的初始材料，转换成核子密度进行计算；逡逑２、如果选择欧拉指数方法作为求解方法，则根据输入卡中输入的初始燃耗逡逑。

程序流程图,格式化输出,核素,稀疏矩阵

巧NB化输出逡逑〔纪＾）逡逑图３－２邋ＣＥＡＣＴ程序流程图逡逑其中，燃耗矩阵表示核素之间的相互转变关系，矩阵对角线上均为负数，即逡逑当前所计算核素自身的消失率，包括衰变消失和中子活化消失两部分。非对角线逡逑上的核素为当前核素衰变或者吸收中子活化生成其他核素的生成率。为了在计算逡逑燃耗矩阵的时候求解方便，对数据库中的核素进行排序，根据核素的原子序数Ｚ，逡逑质量数Ａ和当前能级状态Ｉ，计算ＺＡＩ＝邋１００００Ｚ＋１０Ａ邋＋邋Ｉ。通过升序对核素进行逡逑排序。非零核素主要Ｗ对角线为轴在其上下分布。根据ＥＡＦ－２００７数据库计算所逡逑２１逡逑

包壳材料,活度,停堆,辐照

图４－４表示四种包壳材料在福照１．５年后活度随停堆时间的变化情况。可Ｗ逡逑到，Ｚｒ－４、ＺＩＲＬ０、Ｍ５、Ｎ１８四种包壳材料在停堆初期活度约为１0１５邋Ｂｑ／ｋｇ，逡逑化较平缓，在停堆２００天后，活度基本下降了一个量级。Ｚｒ－４活度在停堆初期逡逑要受核素９５饥）、９５Ｚｒ的影响，６吃0、心凯和ｉｓｉＳｎ核素分别在接下来的不同时逡逑内占主要地位。停堆１年后，Ｚｒ－４的活度开始快速下降，明显低于其余王种包逡逑材料，这种优势将一直保持到停堆１００年左右。在停堆１0４年后，其余兰种材逡逑

【参考文献】