高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于NECP-MCX的组件均匀化计算及其在HPR1000中的应用

秦帅 李云召 贺清明 白家赫 董文昌 曹良志 吴宏春

秦帅, 李云召, 贺清明, 白家赫, 董文昌, 曹良志, 吴宏春. 基于NECP-MCX的组件均匀化计算及其在HPR1000中的应用[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 21-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0021
引用本文: 秦帅, 李云召, 贺清明, 白家赫, 董文昌, 曹良志, 吴宏春. 基于NECP-MCX的组件均匀化计算及其在HPR1000中的应用[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 21-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0021
Qin Shuai, Li Yunzhao, He Qingming, Bai Jiahe, Dong Wenchang, Cao Liangzhi, Wu Hongchun. Assembly-Homogenized Calculation based on NECP-MCX and Its Application in HPR1000[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 21-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0021
Citation: Qin Shuai, Li Yunzhao, He Qingming, Bai Jiahe, Dong Wenchang, Cao Liangzhi, Wu Hongchun. Assembly-Homogenized Calculation based on NECP-MCX and Its Application in HPR1000[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 21-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0021

基于NECP-MCX的组件均匀化计算及其在HPR1000中的应用

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0021
基金项目: 国家自然科学基金(U2067209);中核集团领创科研项目基金;中核集团青年英才项目;国家重点研发计划(2017YFE030203-05)
详细信息
    作者简介:

    秦 帅(1995—),男,博士研究生,现主要从事反应堆物理计算方面的研究,E-mail: qinshuai@stu.xjtu.edu.cn

    通讯作者:

    贺清明,E-mail: qingming_he@xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL329

Assembly-Homogenized Calculation based on NECP-MCX and Its Application in HPR1000

  • 摘要: 基于蒙特卡罗的组件计算程序可以处理复杂几何问题,同时不需要确定论组件计算程序中的共振自屏计算,但是蒙特卡罗组件计算程序在扩散系数和不连续因子的产生上存在一定困难。因此,基于连续能量蒙特卡罗粒子输运计算程序NECP-MCX,开发了组件均匀化少群常数产生功能,使用严格考虑中子各向异性的累积徙动面积法产生扩散系数,利用基模修正考虑中子泄漏对中子能谱的影响,提出网格面计数方法计算修正的组件不连续因子。根据VERA二维组件问题对网格面计数方法进行了验证,并将NECP-MCX用于我国自主化核电“华龙一号”零功率启动物理试验的模拟计算。结果表明,与设计值对比,临界硼浓度、等温温度系数、控制棒积分价值的计算偏差均符合工业限值要求。该程序可以产生可靠的组件均匀化少群常数,计算精度符合工程计算的要求,为该程序在新型反应堆中的进一步应用打下了坚实基础。

     

  • 图  1  蒙特卡罗组件均匀化计算流程

    Figure  1.  Calculation Flow of Monte Carlo Assembly Homogenization

    图  2  组件归一化功率相对误差统计

    Figure  2.  Statistic Results of Assembly Normalized Power Relative Errors

    表  1  不连续因子的计算结果对比

    Table  1.   Comparison of Discontinuous Factors

    问题能群不开启网格面
    计数的误差/%
    开启网格面
    计数的误差/%
    VERA 2B快群−0.7890.022
    VERA 2B热群5.8520.099
    VERA 2F快群−0.7470.038
    VERA 2F热群6.3490.188
    VERA 2G快群−0.7710.022
    VERA 2G热群6.4690.238
    VERA 2P快群−0.866−0.072
    VERA 2P热群5.708−0.513
    下载: 导出CSV

    表  2  临界硼浓度的计算结果对比

    Table  2.   Comparison of Critical Boron Concentrations

    试验项目与设计值
    的偏差/
    ppm
    与Bamboo-C
    计算值的
    偏差/ppm
    ARO状态−31.3−6.5
    R棒组全插状态−30.6−6.0
    R、G1棒组全插状态−31.9−6.3
    G1棒组全插状态−31.4−6.5
    G1、G2棒组全插状态−33.7−6.5
    G1、G2、N1棒组全插状态−38.1−7.5
    G1、G2、N1、N2棒组全插状态−30.5−3.2
    R、G1、G2、N1、N2棒组全插状态−28.1−0.8
    R、G1、G2、N1、N2、SC棒组全插状态−31.0−2.0
    R、G1、G2、N1、N2、SC、SB棒组全插状态−34.5−4.3
    ARI-B08(该处R棒组提出)状态−45.4−8.0
      1ppm=10−6
    下载: 导出CSV

    表  3  等温温度系数的计算结果对比

    Table  3.   Comparison of Isothermal Temperature Coefficients

    试验项目与设计值的
    偏差/(pcm ∙ K−1)
    与Bamboo-C计算值的
    偏差/(pcm ∙ K−1)
    ARO状态−0.3370.048
    R棒组全插状态−1.0350.008
    R、G1棒组全插状态−1.069−0.037
      1pcm=10−5
    下载: 导出CSV

    表  4  控制棒积分价值的计算结果对比

    Table  4.   Comparison of Control Rod Integral Worth

    试验项目与设计
    值的偏
    差/%
    与Bamboo-C
    计算结果的
    偏差/%
    稀释法计算R棒组0.2−0.3
    稀释法计算G1棒组(R棒组全插)4.70.9
    稀释法计算SB棒组−0.7−0.4
    换棒法计算SA棒组0.1−0.8
    换棒法计算N2棒组−1.8−1.7
    换棒法计算N1棒组1.60.5
    换棒法计算G2棒组0.1−0.1
    换棒法计算SC棒组1.91.3
    换棒法计算G1棒组−0.20.2
    换棒法计算50%功率下落棒试验所选棒束
    (G03和J13位置处的SB棒组)
    0.9−0.1
    换棒法计算落棒试验所选棒束
    (G13位置处的SB棒组)
    1.50.4
    稀释法计算G1棒组3.20.2
    稀释法计算G2棒组
    (G1棒组全插)
    2.90.1
    稀释法计算N1棒组
    (G1、G2棒组全插)
    6.41.6
    稀释法计算N2棒组
    (G1、G2、N1棒组全插)
    −3.0−2.1
    稀释法计算R棒组
    (G1、G2、N1、N2棒组全插)
    −1.2−1.1
    稀释法计算SC棒组
    (R、G1、G2、N1、N2棒组全插)
    4.41.6
    稀释法计算SB棒组
    (R、G1、G2、N1、N2、SC棒组全插)
    2.32.0
    下载: 导出CSV
  • [1] TOHJOH M, WATANABE M, YAMAMOTO A. Application of continuous-energy Monte Carlo code as a cross-section generator of BWR core calculations[J]. Annals of Nuclear Energy, 2005, 32(8): 857-875. doi: 10.1016/j.anucene.2005.01.002
    [2] FRIDMAN E, LEPPÄNEN J. On the use of the Serpent Monte Carlo code for few-group cross section generation[J]. Annals of Nuclear Energy, 2011, 38(6): 1399-1405. doi: 10.1016/j.anucene.2011.01.032
    [3] PARK H J, SHIM H J, JOO H G, et al. Generation of few-group diffusion theory constants by Monte Carlo code McCARD[J]. Nuclear Science and Engineering, 2012, 172(1): 66-77. doi: 10.13182/NSE11-22
    [4] 李满仓. 连续能量蒙特卡罗方法组件均匀化研究[D]. 北京: 清华大学, 2012.
    [5] 吴高晨. 基于RMC的连续能量蒙特卡罗均匀化与群常数产生研究[D]. 北京: 清华大学, 2018.
    [6] 杜夏楠,吴宏春,郑友琦. 蒙特卡罗方法在快堆组件参数计算中的应用[J]. 核动力工程,2014, 35(S2): 67-70.
    [7] KORD S. SMITH Nodal diffusion methods and lattice physics data in LWR analyses: Understanding numerous subtle details[J]. Progress in Nuclear Energy, 2017, 101: 360-369.
    [8] 郑琪,沈炜,贺清明,等. 基于NECP-MCX的蒙特卡罗-确定论耦合及权窗网格粗化方法研究[J]. 核动力工程,2021, 42(2): 202-207.
    [9] LIU Z Y, SMITH K, FORGET B, et al. Cumulative migration method for computing rigorous diffusion coefficients and transport cross sections from Monte Carlo[J]. Annals of Nuclear Energy, 2018, 112: 507-516. doi: 10.1016/j.anucene.2017.10.039
    [10] REDMOND E L. Multigroup cross section generation via Monte Carlo methods[D]. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology, 1997.
    [11] DAWN W C, ORTENSI J, DEHART M D, et al. Comparison of generation of higher-order neutron scattering cross sections[R]. Idaho Falls: Idaho National Laboratory, 2020.
    [12] LEPPÄNEN J, PUSA M, FRIDMAN E. Overview of methodology for spatial homogenization in the Serpent 2 Monte Carlo code[J]. Annals of Nuclear Energy, 2016, 96: 126-136. doi: 10.1016/j.anucene.2016.06.007
    [13] STAMM’LER R J, ABBATE M J. Methods of steady-state reactor physics in nuclear design[M]. London: Academic Press, 1983: 151-152.
    [14] 田超,郑友琦,李云召,等. 压水堆各向异性散射的输运修正方法研究[J]. 原子能科学技术,2017, 51(9): 1599-1605.
    [15] LIN C S, YANG W S. An assessment of the applicability of multigroup cross sections generated with Monte Carlo method for fast reactor analysis[J]. Nuclear Engineering and Technology, 2020, 52(12): 2733-2742. doi: 10.1016/j.net.2020.05.029
    [16] SMITH K S. Assembly homogenization techniques for light water reactor analysis[J]. Progress in Nuclear Energy, 1986, 17(3): 303-335. doi: 10.1016/0149-1970(86)90035-1
    [17] GODFREY A T. VERA core physics benchmark progression problem specifications, revision 4[R]. Oka Ridge: Oka Ridge National Laboratory, 2014.
    [18] 万承辉,李云召,郑友琦,等. 压水堆燃料管理软件Bamboo-C研发及工业确认[J]. 核动力工程,2021, 42(5): 15-22.
  • 加载中
图(2) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  253
  • HTML全文浏览量:  63
  • PDF下载量:  73
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-26
  • 修回日期:  2022-09-23
  • 刊出日期:  2023-06-15

目录

    /

    返回文章
    返回