PROTEUS-MOC在TREAT试验堆稳态中子学计算中的应用

发布时间：2021-04-13 07:55

　　TREAT（Transient Reactor Test Facility）是一种用于测试反应堆燃料和结构材料性能的实验堆。该堆结构复杂,采用气冷设计和石墨慢化,在径向和轴向上均具有很强的中子泄漏和非均匀性,对三维中子学的模拟提出了较大的挑战。PROTEUS-MOC由美国阿贡国家实验室和密歇根大学合作开发,采用二维特征线方法和一维间断伽辽金有限元方法分别处理角通量的径向和轴向分布。为测试PROTEUS-MOC的精度和效率,利用该程序对TREAT试验堆进行了稳态中子学计算。计算结果表明:PROTEUS-MOC程序的精度较高,能准确描述TREAT的轴向和径向的强中子泄漏。与Monte Carlo程序Serpent相比,特征值相对误差仅为0.12%。另外,PROTEUS-MOC所采用的加速方法 TLPCMFD（Two-Level pCMFD）可以将计算速度提高26倍。 

【文章来源】：核技术. 2020,43(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

PROTEUS-MOC中的网格结构

TLPCMFD中第一层加速与第二层加速间的迭代关系

TREAT于1958年由ANL设计，位于爱达荷国家实验室（Idaho National Laboratory,INL），主要用于测试核反应堆材料在瞬态环境下的性能。该堆采用高浓铀（～93%）作为燃料，UO2颗粒弥散在石墨组成的慢化介质中，石墨和铀的原子比（C/U）约为10 000:1。TREAT中的燃料组件为方形，采用倒角设计，边长为10.16 cm，高度为121.92 cm，活性区上下均有石墨组成的反射层。燃料组件四周为锆合金组成的包围盒。根据实验目标和条件的不同，TREAT可有多种燃料布置方式，最多时可容纳361个燃料组件。本文选取了一种被称为M8CAL[14](M8 Calibration）的堆芯布置方案为对象，利用PROTEUS-MOC对其进行中子学计算。在M8CAL的堆芯布置中，位于试验组件和堆外探测器之间的一排组件被全部取出，使得试验组件发出的中子更容易被探测到。该堆芯布置也因此具有很强的中子泄漏和非均匀性。M8CAL的堆芯布置如图3所示。本文计算所使用的网格和11群中子多群截面数据均来自文献[15]。在实际计算时，裂变源的收敛准则设为1.0×10-6，特征值的收敛准则设为1.0×10-7。分别使用了pCMFD和TLPCMFD进行加速，以比较它们的效率差别。低阶方程的裂变源收敛准则设为1.0×10-9。在进行TLPCMFD加速时，每1/4个组件被设为一级粗网，全堆被划分为25个二级粗网。由于该模型较大，因此采用并行计算以提高计算效率，在角度、轴向层和径向网格三个层面上进行区域分解，共使用了480个核计算。详细的计算参数见表1，区域分解参数见表2，两层粗网设置见图4。


本文编号：3134919