基于CORCA的带固定中子源堆芯求解与共轭计算的软件实现

周楠; 于颖锐; 赵文博; 廖鸿宽; 卢迪; 陈飞飞; 刘佳艺

doi:10.13832/j.jnpe.2022.05.0238

基于CORCA的带固定中子源堆芯求解与共轭计算的软件实现

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0238

中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213

详细信息

作者简介:
周　楠（1989—），男，助理工程师，现主要从事核反应堆堆芯物理设计和软件开发工作，E-mail: 252450239@qq.com

中图分类号: TL327
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出版历程
- 收稿日期: 2022-05-26
- 修回日期: 2022-06-14
- 刊出日期: 2022-10-12

CORCA-based Software Implementation of Core Solution and Conjugate Calculation with Fixed Neutron Source

Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory, Nuclear Power Institute of China, Chengdu , 610213, China

摘要

摘要: 深度次临界状态下，传统源倍增法在核反应堆反应性测量上具有精度低的特点，为提高测量精度，本文对CORCA软件进行扩充，开发了具备固定源问题求解和带不连续因子中子价值求解功能的CORCA-FIX软件，并采用对照程序和实堆数据对CORCA-FIX软件进行了计算验证。验证结果证实，CORCA-FIX在求解带固定源堆芯的深度次临界状态时有着较高的精度，输出的结果应用于实堆数据后获得了更好的次临界度测量结果，且满足工程应用中反应性测量的偏差准则。
- 核反应堆堆芯求解 /
- 固定源问题 /
- 共轭计算 /
- 软件实现
Abstract: In the deep subcritical state, the traditional source multiplication method has the characteristic of low accuracy in the measurement of nuclear reactor reactivity. In order to improve the measurement accuracy, this paper expands CORCA software, develops CORCA-FIX software with fixed source problem solving function and neutron value solving function with discontinuous factor, and uses the comparison program and real reactor data to calculate and verify CORCA-FIX software. The verification results confirm that CORCA-FIX has high accuracy in solving the deep subcritical state of the core with fixed source. After the output results are applied to the real reactor data, better subcritical degree measurement results are obtained, and the deviation criteria of reactivity measurement in engineering applications are met.
- Nuclear reactor core solving /
- Fixed source problem /
- Conjugate calculation /
- Software implementation

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图 1 三维34×34堆芯径向布置

Figure 1. 3D 34×34 Core Radial Arrangement

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图 2 三维34×34堆芯模型固定源空间分布

Figure 2. 3D 34×34 Core Model Fixed Source Spatial Distribution　　　　　　　

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图 3 三维34×34堆芯CORCA-FIX与CORCA-PIN功率分布计算结果与相对偏差

Figure 3. Calculation Results of Power Distribution and Relative Deviation between CORCA-FIX and CORCA-PIN with 3D 34×34 Core

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图 4 三维34×34×38堆芯模型CORCA-FIX与CORCA-PIN计算结果相对偏差分布图

Figure 4. Relative Deviation Distribution of Calculation Results of 3D 34×34×38 Core Model (CORCA-FIX versus CORCA-PIN)

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图 5 海南昌江核电1号2号机组控制棒布置图

A、B、S、C、D—插入的控制棒编号

Figure 5. Control Rod Layout of Hainan Changjiang Nuclear Plant Units 1&2

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表 1 计算验证建模截面数据

Table 1. Calculate and Validate Modeling Cross Section Data

材料编号	能群编号	扩散系数/cm	吸收截面/cm⁻¹	裂变中子产生截面/cm⁻¹	散射截面/cm⁻¹	不连续因子
1	1	1.5	0.01	0	0.02	1.0
1	2	0.4	0.08	0.135	0	1.0
2	1	1.5	0.01	0	0.02	1.0
2	2	0.4	0.09	0.135	0	1.0
3	1	1.5	0.01	0	0.02	1.0
3	2	0.4	0.13	0.135	0	1.0
4	1	2.0	0	0	0.04	1.0
4	2	0.3	0.01	0	0	1.0

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表 2 三维34×34×38堆芯模型不同收敛判据下迭代次数和最大相对偏差

Table 2. Number of Iterations and Maximum Relative Deviation under Different Convergence Criteria with 3D 34×34×38 Core

收敛判据	10⁻²	10⁻³	10⁻⁴	10⁻⁵	10⁻⁶	10⁻⁸	10⁻¹⁰
最大相对偏差/%	25.3	1.7	3.45	3.70	3.72	3.73	3.73
迭代次数	101	254	442	636	831	1220	1609

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表 3 共轭计算特征值与基模特征值比较

Table 3. Comparison of Conjugate Computed Eigenvalues and Original Eigenvalues

状态	状态1	状态2	状态3	状态4	状态5
基模特征值	0.957190	0.957527	0.954237	0.955258	0.950417
共轭特征值	0.959174	0.959414	0.956883	0.956684	0.951532

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表 4 海南昌江核电1号机组第5燃料循环实堆数据验证结果　　　　　　　　　　　　　　　　　 pcm

Table 4. Validation Results with Real Reactor Data of Hainan Changjiang Nuclear Plant Unit 1 Cycle 5 　

插入棒组	参考解	传统源倍增法结果	传统源倍增法偏差	改良源倍增法结果	改良源倍增法偏差
A	4395.03	4826.93	431.90	4437.38	42.35
B	4335.12	3715.08	620.04	4401.81	66.69
C	4709.85	3748.75	961.10	4772.16	62.31
D	4614.55	7602.58	2988.03	4581.68	−32.87
S	5149.15	4748.90	400.25	5148.09	−1.07

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表 5 海南昌江核电2号机组第5燃料循环实堆数据验证结果　pcm

Table 5. Validation Results with Real Reactor Data of Hainan Changjiang Nuclear Plant Unit 2 Cycle 5　pcm

插入棒组	参考解	传统源倍增法结果	传统源倍增法偏差	改良源倍增法结果	改良源倍增法偏差
A	1835.07	1851.21	16.14	1829.69	5.37
B	2155.48	1570.80	584.68	2212.36	56.88
C	2618.83	1549.80	1069.02	2544.98	73.85
D	2094.99	3431.40	1336.42	2109.13	14.14
S	2665.19	2293.62	371.57	2669.80	4.61

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参考文献(9)

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