基于MCNP的超临界水堆堆芯建模及中子通量计算

 超临界水堆是国际第Ⅳ代核能系统论坛推荐的6种第Ⅳ代核电反应堆堆型之一,与现有的轻水堆相比,具有热效率高、系统结构简单、造价低等优点。本文建立了MCNP程序下的超临界水堆堆芯物理计算模型,解决了燃料组件几何结构过于复杂精细难以建模的技术难题,考虑了堆芯轴向冷却剂密度的不均匀分布;以超临界水堆堆芯模型为基础,计算了堆芯径向中子通量密度分布,提出了展平堆芯功率分布的设计方案;计算了堆芯轴向中子通量密度分布,讨论了控制棒不同作用方式对轴向中子通量密度峰的偏移影响,确定了超临界水堆控制棒应采用由下向上插入的方式。研究结果为超临界水堆的设计制造、安全分析提供了重要参考依据,为超临界水堆未来的设计和发展奠定了基础。     

加速器驱动次临界快堆初装堆芯的功率密度分布展平

为了降低以(U、Pu、Np、Am、Cm)O2为燃料的加速器驱动次临界快堆(ADSFR)堆芯径的功率峰因子,将堆芯精细地分为燃料高、低富集度区.采用耦合散裂中子源的产生(LAHET)、中子输运(MCNP)和核素燃耗(ORIGEN2)等计算程序的COUPLE程序系统进行计算分析.结果显示,在设定的0.97初始临界度下,富集度分割比为1.5时将给出最有利的结果:初始的全堆功率峰因子为1.692;以840 MW的热功率运行过程中,尽管全堆的功率峰因子不断升高,但至300 d时,只达到1.963.堆芯物理设计满足预期要求.     

板型燃料组件池式反应堆堆芯流量分配

为优化板型燃料组件池式反应堆设计 ,采用商用流体力学计算程序 CFX5对堆内流场进行了数值模拟。数值计算结果表明 :堆芯流量分配比较均匀 ,位于堆芯中央组件的流量较大 ,而位于堆芯边缘组件的流量较小。安装围桶的堆进出口差压与没有围桶的堆进出口差压很接近 ,随着堆入口流量增大 ,堆芯各组件流量与组件平均流量的最大误差和最小误差变化很小。安装围桶的堆芯流量分配情况与没有围桶的堆芯流量分配情况近似 ,安装围桶不能有效改善堆芯各组件的流量分配     

WIMS-SN程序系统对NHR-10堆物理设计的有效性

组件计算是堆物理计算中的一个重要环节.用WIMS-SN系统计算含可燃毒物组件时,出现比较大的误差,不适宜低温供热堆含可燃毒物组件的计算.文中分析其计算过程,改进了该程序系统,使它可应用于含可燃毒物燃料组件计算.研究发现用WIMS棒束模型计算钆棒栅元归并截面时,使用的能谱是无钆燃料区的能谱,因此会带来较大误差.为了避免这种情况发生,在输运计算中必采用多群多区模型.通过与TPFAP程序校算,二者差别较小,说明该程序系统可以应用于低温供热堆的物理设计.     

聚变-裂变增殖堆包层的初步中子学设计

 基于国际热核实验堆ITER的堆芯参数和套管结构,对聚变-裂变增殖堆包层的进行了初步中子学设计。基于国际热核实验堆的堆芯参数提出了采用套管结构,以天然金属铀为燃料和硅酸锂为氚增殖剂的快裂变-增殖堆包层的初步中子学设计设计方案。使用FENDL 2.1核数据库及MCNP程序自带的核数据库,用MCNP程序对套管结构快裂变-增殖堆包层进行一维的方案筛选及三维中子学的计算分析。计算分析包层内的一维功率密度分布、产氚率、钚增殖率分布,通过优化设计分析给出合理的包层设计方案,并计算氚增殖率TBR、能量放大倍数M、有效增值系数k_eff、裂变增殖比等参数。     

高温堆临界实验装置ASTRA的初始临界计算

为了验证球床式高温气冷堆初始临界的计算方法,用法国M on te C arlo程序TR IPOL I-4.3对燃料球内的包覆燃料颗粒以及堆芯内不同的球分布进行了模拟。考虑了燃料球的双重非均匀性、不同区域内球的布置以及其在堆芯的体积填充率等。计算了俄罗斯的球床式高温气冷堆临界试验装置A STRA的初始临界。与实验结果比较,计算得到的临界实验高度误差为0.6%,堆芯有效增值因子keff误差为0.1%。TR IPOL I-4.3程序是球床式高温气冷堆初始临界计算的有效工具。     

基于SIMULATE3程序对压水堆钍-钚燃料反馈性能及钚焚烧效率研究

采用类似于大亚湾900 MW压水堆的堆芯模型,使用燃料组件计算程序 CASMO4E和反应堆稳态分析程序SIMULATE3分别对铀燃料组件、铀钚燃料组件或钍钚燃料组件组成的堆芯的中子学特性进行了研究,分析了组件的燃耗深度、堆芯的平均燃耗、燃料温度系数与燃耗的关系。结果表明,钍钚燃料组件和铀燃料组件组成的堆芯中子特性相似,同时钍钚燃料用于焚烧武器级钚时,具有更高的焚烧效率。     

核供热堆燃料组件均匀化参数的计算

组件均匀化参数的计算是核供热堆物理设计及堆芯燃料管理计算的基础。本文介绍的组件均匀化参数计算的处理方法是以先进的燃料组件软件包ＴＰＦＡＰ为基本工具，对于堆内各种类型组件计算少群截面，按Ｇｄ２Ｏ３不同重量百分比、比燃耗、能群等顺序组成参数截面表，再用函数插值法求得全堆燃耗计算所需的截面。实践表明，用该方法处理的参数计算燃耗的结果可满足工程设计精度要求，它对燃料管理及优化设计计算是极为有效的方法。     

华龙一号燃料组件错装载事故计算分析

基于华龙一号的堆芯设计参数,采用SCIENCE V2程序进行了堆芯装载方案的建模,同时计算分析了富集度相同的燃料组件、富集度不同的燃料组件两种类型共计20个燃料错装载的方案。计算结果表明,华龙一号堆芯燃料管理设计的各种错装载方案中,大多数在做启动物理试验的堆芯功率分布测量时能被发现,重新检查装料方案并更正,即可排除事故;未被发现的错装载方案中,绝大多数的焓升因子仍满足设计限值,不影响核电厂的运行安全;仅有个别的错装载方案,未被发现且焓升因子超过设计限值,但在正常运行工况下,满足相应的安全限制准则,且安全裕量较大。     

低浓化医院中子照射器（IHNI-1）堆芯的物理方案设计

采用蒙特卡罗程序MCNP/4B模拟计算了功率为30 kW的低浓化医院中子照射器的堆芯物理参数,设计了合理的堆芯布置方案、235U富集度、控制棒价值、后备反应性和停堆深度,得到固有安全性较高、寿期达10年且无需换料、采用低浓化UO2燃料的医院中子照射器的堆芯物理设计方案,为后续反应堆工程设计以及硼中子俘获治疗肿瘤用中子束的设计提供理论依据。     

西安脉冲堆WIMS和MCNP耦合燃耗计算方法

 基于MCNP的多群计算特性,扩展了其多群功能,并与栅元均匀化程序WIMS耦合,实现了临界-燃耗耦合计算;采用WIMS产生的69群共振、自屏宏观中子截面,进行了栅元、组件计算以及实验对比,计算结果与其他方法的计算结果和实验结果一致,验证了此耦合程序的可靠性和正确性。最后,应用此耦合程序对西安脉冲堆第一循环的燃耗进行了计算和分析。     

反转压水反应堆热工水力特性初步研究

采用CFD软件FLUENT对反转压水反应堆(IPWR:Inverted Pressurized WaterReactor)单个燃料元件及冷却剂通道流场进行了数值模拟计算,分析比较了不同栅格尺寸情况下的热工水力特性.计算结果表明,栅格尺寸对IPWR燃料元件温度及冷却剂流动传热特性有较大影响,为今后IPWR燃料栅元、组件、堆芯设计和热工水力分析提供了初步参考和依据.     

2050年前中国压水堆核燃料循环几种假定情景分析

 根据中国核电中长期发展战略目标,以中国的两种主流堆型——大亚湾M310和三代AP1000为研究对象,假定2050年前中国压水堆核燃料循环的几种情景并利用DESAE软件计算了假定情景的铀钚需求,由中国拟建快堆的性质分析了假定情景的可行性。计算结果可为中国核能发展策略提供数据参考。计算结果的比较与分析表明,天然铀的节省程度主要取决于装载MOX燃料的在运营压水堆规模。     

低温堆余热排出系统启动方式的影响

非能动余热排出系统是200MW低温供热堆重要的安全保障系统,其启动方式对整个系统运行过程和效率产生重要影响。通过建立合适数学物理模型,编制计算机程序仿真模拟零流量和微流量两种启动,选择高精度Gear算法,研究启动方式对整个系统运行过程影响,掌握其稳态和瞬态工况下的热工水力特性,就瞬态变化过程做出比较分析。微流量启动使余热排出系统参数波动变大,达到稳定过程的时间变长。冬季选择微流量,保持管内流动,可以防冻;夏天选择零流量,可以提高系统敏感性和响应速度。根据不同环境,选择适当启动方式。仿真对系统实际的设计和操作都有重要意义。     

ADS次临界堆脉冲中子源实验动态特性数值模拟研究

强外源驱动与深次临界度使得ADS次临界反应堆在中子学特性上与传统临界堆有较大差异,确定论中子学计算方法难以直接应用于ADS次临界堆.本文采用MCNPX程序对"快热"耦合ADS装置YALINA-Booster的PNS实验进行了模拟,并将模拟与实验结果进行比较.结果表明:在不同的堆芯布置方案和不同脉冲中子源特性下,模拟结果与实验结果具有良好的一致性,验证采用MCNPX程序研究ADS次临界堆中子学动态特性的可行性.     

基于有限元的板簧橡胶支座失效形式分析

板簧橡胶支座是重型运载车辆的重要减振部件,针对车辆在行驶过程中,因支座出现故障造成车辆无法正常行驶的问题,以板簧橡胶支座为研究对象,提出了一种橡胶趋近失效时的刚度修正方法,并对板簧橡胶支座进行仿真分析,找出支座的故障原因,最终对支座进行过载压力测试实验以及滑移测试实验来验证仿真的准确性。结果表明：修正后的刚度表达式更适合橡胶部件失效时的刚度计算,采用仿真与实验相结合的方式,能够有效的找出板簧橡胶支座的故障原因。同时在对支座进行故障分析的过程中积累了一定实验数据,也为后期的优化提供了基础准备。     

耐力跑训练对CCO、LDH活性组织化学特性影响

实验采用肌肉活检技术,运用现代组织化学方法,结合扫描显微分光光度计的方法,对6名普通受试者进行8周耐力训练前后右腿股外肌中有关代谢酶的活性的变化进行了对比观察.结果发现,经过8周的耐力跑训练后,股外肌中的细胞色素氧化酶(CCO),经训练活性提高44.2%(P<0.15);而乳酸脱氢酶(LDH)及三磷酸腺苷酶(ATP)的活性,练习前后无显著变化.     

基于统一耦合框架的堆芯物理热工耦合程序的开发及验证

为实现对反应堆多物理多尺度场的综合模拟,基于统一耦合接口理念ICoCo和统一数据传递模型MED库,对中子时空动力学程序CORCA-K和子通道程序CORTH进行了程序封装,并采用supervisor流程控制方案实现了CORCA-K和CORTH之间的耦合.通过三维轻水堆国际基准NEACRP弹棒算例进行程序验证,数值结果表明,基于统一耦合框架的CORCA-K和CORTH的耦合程序可以实现CORCA-K和CORTH之间的场数据传递与耦合计算,计算结果与CORCA-K已开发的耦合接口计算结果符合地很好,二者与基准结果基本一致.