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基于拼接裂变矩阵的燃耗计算方法研究

高睿霜 刘晓晶 何东豪 潘清泉

高睿霜, 刘晓晶, 何东豪, 潘清泉. 基于拼接裂变矩阵的燃耗计算方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 19-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0019
引用本文: 高睿霜, 刘晓晶, 何东豪, 潘清泉. 基于拼接裂变矩阵的燃耗计算方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 19-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0019
Gao Ruishuang, Liu Xiaojing, He Donghao, Pan Qingquan. Research on Burnup Calculation Method Based on Splicing Fission Matrix[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 19-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0019
Citation: Gao Ruishuang, Liu Xiaojing, He Donghao, Pan Qingquan. Research on Burnup Calculation Method Based on Splicing Fission Matrix[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 19-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0019

基于拼接裂变矩阵的燃耗计算方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0019
详细信息
    作者简介:

    高睿霜(1999—),女,硕士研究生,现主要从事拼接裂变矩阵燃耗算法的研究,E-mail: Gao_Ruishuang@outlook.com

    通讯作者:

    何东豪,E-mail: donghaohe@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL329

Research on Burnup Calculation Method Based on Splicing Fission Matrix

  • 摘要: 为了实现高效率的输运-燃耗耦合计算,本文基于拼接裂变矩阵理论提出了一种新的燃耗计算方法。拼接裂变矩阵方法使系统的裂变矩阵可以通过预先计算的数据库获得,再根据计算模型的实际工况,按照终点区域性质进行拼接。裂变矩阵数据库采用蒙特卡罗固定源计算得到,堆芯计算也不需要蒙特卡洛模拟,因此可避开耗时的临界计算。本文采用新的燃耗计算方法计算了一个典型两组件模型燃耗600有效满功率天(EFPD)的有效增殖因子和裂变源分布,结果表明燃耗-富集度复合修正比例可将裂变源均方根误差控制在0.7%以下,证明该算法的可行性。

     

  • 图  1  2种材料拼接的两组件模型

    Figure  1.  Two-assembly model with Two Materials Spliced

    图  2  富集度修正比例应用前后裂变源分布相对误差

    Figure  2.  Relative Error of Fission Source Distribution before and after Application of Enrichment Correction Ratio

    图  3  修正比例曲线计算示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram for Calculation of Correction Ratio Curve

    图  4  燃耗-富集度复合修正比例曲线

    工况 1—左侧组件燃耗为55 MW·d·kg−1(U); 工况 2—左侧组件燃耗为0平移至55 MW·d·kg−1(U); 工况 3—左侧组件燃耗为6.5 MW·d·kg−1(U); 工况 4—左侧组件燃耗为0平移至6.5 MW·d·kg−1(U); 工况 5—左侧组件燃耗为0.65 MW·d·kg−1(U); 工况6—左侧组件燃耗为0平移至0.65 MW·d·kg−1(U); 工况7—左侧组件燃耗为0

    Figure  4.  Burnup-Enrichment Correction Ratio Curves

    图  5  再修正因子h(i)随右侧燃耗深度的变化与3次多项式拟合          

    工况1—左侧组件燃耗为0平移至0.65 MW·d·kg−1(U); 工况 2—工况1下3次多项式拟合; 工况 3—左侧组件燃耗为0 平移至6.5 MW·d·kg−1(U); 工况 4—工况 3下3次多项式拟合; 工况 5—左侧组件燃耗为0 平移至55 MW·d·kg−1(U); 工况 6—工况 5下3次多项式拟合

    Figure  5.  Re-correction Factor and Polynomial Fitting

    图  6  修正后的燃耗-富集度复合修正比例平移曲线

    工况 1—左侧组件燃耗为55 MW·d·kg−1(U);工况 2—左侧组件燃耗为55 MW·d·kg−1(U)平移再修正后;工况 3—左侧组件燃耗为6.5 MW·d·kg−1(U);工况 4—左侧组件燃耗为6.5 MW·d·kg−1(U)平移再修正后;工况 5—左侧组件燃耗为0.65 MW·d·kg−1(U);工况 6—左侧组件燃耗为0.65 MW·d·kg−1(U)平移再修正后;工况 7—左侧组件燃耗为0

    Figure  6.  Translation Curve for Corrected Burnup-Enrichment Composite Correction Ratio

    图  7  两组件模型燃耗至600EFPD的keff误差和裂变率分布RMSE变化

    EFPD—有效满功率天;1pcm=10−5

    Figure  7.  keff Error and RMSE Changes of Two-assembly Model with Burnup to 600EFPD

    表  1  数据库中各步燃耗

    Table  1.   Burnups in the Database

    步数 燃耗/[MW·d·kg−1(U)] 步数 燃耗/[MW·d·kg−1(U)]
    1 5.00×10−3 8 1.50
    2 1.50×10−2 9 3.50
    3 5.00×10−2 10 6.50
    4 0.10 11 13.00
    5 0.15 12 26.00
    6 0.35 13 40.00
    7 0.65 14 55.00
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-29
  • 修回日期:  2023-11-29
  • 刊出日期:  2024-04-12

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