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程序二维/一维耦合特征线输运计算中的控制棒尖齿效应处理方法

张思凡 刘宙宇 赵寒冰 陈兴 王博

张思凡, 刘宙宇, 赵寒冰, 陈兴, 王博. 程序二维/一维耦合特征线输运计算中的控制棒尖齿效应处理方法[J]. 核动力工程, 2023, 44(6): 23-31. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0023
引用本文: 张思凡, 刘宙宇, 赵寒冰, 陈兴, 王博. 程序二维/一维耦合特征线输运计算中的控制棒尖齿效应处理方法[J]. 核动力工程, 2023, 44(6): 23-31. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0023
Zhang Sifan, Liu Zhouyu, Zhao Hanbing, Chen Xing, Wang Bo. Treatment Method of Control Rod Cusping Effect in 2D/1D Coupled Characteristics Transport Calculation[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 23-31. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0023
Citation: Zhang Sifan, Liu Zhouyu, Zhao Hanbing, Chen Xing, Wang Bo. Treatment Method of Control Rod Cusping Effect in 2D/1D Coupled Characteristics Transport Calculation[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 23-31. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0023

程序二维/一维耦合特征线输运计算中的控制棒尖齿效应处理方法

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0023
基金项目: 国家自然科学基金(11775169;11735011)
详细信息
    作者简介:

    张思凡(1997—),男,硕士研究生,现主要从事中子输运理论研究,E-mail:872652654@qq.com

    通讯作者:

    刘宙宇,E-mail: zhouyuliu@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL323

Treatment Method of Control Rod Cusping Effect in 2D/1D Coupled Characteristics Transport Calculation

  • 摘要: 在二维/一维耦合特征线输运的基础上,研究了控制棒移动的尖齿效应处理方法,包括自适应网格方法和双向均匀化方法。在双向均匀化方法中,通过建立径向通量密度形状因子和轴向通量密度形状因子降低均匀化的误差。在高保真数值反应堆程序NECP-X中开发了控制棒移动功能,通过C5G7-TD宏观问题和VERA #5全堆芯基准题对控制棒尖齿效应进行验证。数值结果表明:在计算控制棒价值和堆芯功率上自适应网格方法和双向均匀化方法都有较高的计算精度;通量密度形状因子可以很好地修正双向均匀化所带来的尖齿效应。

     

  • 图  1  NECP-X中自适应网格方法流程图

    Figure  1.  Flowchart of Adaptive Mesh Method in NECP-X

    图  2  NECP-X中自适应网格方法示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Adaptive Mesh Method in NECP-X

    图  3  棒栅结构的材料区示意图

    Figure  3.  Material Region of Pin in NECP-X

    图  4  部分插入层的一维SN计算示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of 1D SN Calculation of Partially Inserted Layer

    图  5  二维/一维耦合输运计算中的双向均匀化示意图

    Figure  5.  Bidirectional Homogenization in 2D/1D Coupled Transport Calculation

    图  6  三维C5G7-TD基准题活性区径向和轴向几何

    Figure  6.  Radial and Axial Geometry of Active Region of 3D C5G7-TD Benchmark Problem

    图  7  C5G7-TD基准题keff结果

    Figure  7.  Results of keff for C5G7-TD Benchmark Problem

    图  8  C5G7-TD基准题AO结果

    Figure  8.  Results of AO for C5G7-TD Benchmark Problem

    图  9  部分插入层的径向棒功率分布相对偏差

    Figure  9.  Relative Error of Pin Power in Partially Inserted Layer

    图  10  VERA #5堆芯建模

    A、B、C、D、SA、SB、SC、SD—控制棒组代号,一共8组

    Figure  10.  Core Modeling of VERA #5

    图  11  VERA #5提棒算例的微分价值曲线

    Figure  11.  Differential Worth of Raising-Rod Cases for VERA #5

    图  12  VERA #5临界算例轴向功率分布

    Figure  12.  Axial Power of Critical Case for VERA #5

    图  13  VERA #5临界算例归一化三维棒功率结果

    Figure  13.  3D Pin Power of Critical Case for VERA #5

    表  1  VERA #5提棒算例keff结果

    Table  1.   keff of Raising-Rod Cases for VERA #5

    D棒抽出程度/% KENO-Ⅵ参考解 自适应网格方法 双向均匀化方法
    计算值 偏差/pcm 计算值 偏差/pcm
    0 0.99276 0.99273 −3 0.99272 −4
    10 0.99316 0.99311 −5 0.99308 −8
    20 0.99456 0.99450 −6 0.99438 −18
    30 0.99737 0.99728 −9 0.99723 −14
    40 1.00028 1.00019 −9 1.00011 −17
    50 1.00254 1.00244 −10 1.00237 −17
    60 1.00416 1.00406 −10 1.00400 −16
    70 1.00530 1.00520 −10 1.00517 −13
    80 1.00607 1.00595 −12 1.00594 −13
    90 1.00647 1.00637 −10 1.00637 −10
    100 1.00658 1.00648 −10 1.00647 −11
    下载: 导出CSV

    表  2  VERA #5临界算例结果

    Table  2.   Results of Critical Case for VERA #5

    程序/方法 keff keff偏差/pcm 最大棒功率
    偏差/%
    棒功率偏差
    均方根/%
    KENO-Ⅵ 0.99990
    自适应网格方法 0.99978 −12 −5.67 0.77
    双向均匀化方法 0.99979 −11 −5.67 0.77
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-01-03
  • 修回日期:  2023-08-10
  • 网络出版日期:  2023-12-11
  • 刊出日期:  2023-12-15

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