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基于NGAMMA的快堆光子释热行为分析

张腾 马续波 胡馗 贾冠群 赵晨 王连杰

张腾, 马续波, 胡馗, 贾冠群, 赵晨, 王连杰. 基于NGAMMA的快堆光子释热行为分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0020
引用本文: 张腾, 马续波, 胡馗, 贾冠群, 赵晨, 王连杰. 基于NGAMMA的快堆光子释热行为分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0020
Zhang Teng, Ma Xubo, Hu Kui, Jia Guanqun, Zhao Chen, Wang Lianjie. Analysis of Photon Heating Behavior in Fast Reactor Based on NGAMMA[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0020
Citation: Zhang Teng, Ma Xubo, Hu Kui, Jia Guanqun, Zhao Chen, Wang Lianjie. Analysis of Photon Heating Behavior in Fast Reactor Based on NGAMMA[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0020

基于NGAMMA的快堆光子释热行为分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0020
基金项目: 国家自然科学基金项目(11875128,12075228)
详细信息
    作者简介:

    张 腾(1997—),男,博士研究生,现主要从事反应堆中子-光子数据库的处理方法研究,E-mail: zhangtengtz@163.com

    通讯作者:

    马续波,E-mail: maxb917@163.com

  • 中图分类号: TL329

Analysis of Photon Heating Behavior in Fast Reactor Based on NGAMMA

  • 摘要: 为了提高快能谱反应堆光子释热计算精度,本文研究了高精度光子截面制作理论与光子释热计算方法,基于自主开发的光子截面处理程序NGAMMA,制作生成了问题相关光子截面库。该截面库主要包括中子与光子比释动能(KERMA)因子、光原子反应截面、瞬发光子产生截面、缓发光子产生截面等数据。使用快堆基准题ZPPR-9对数据库进行验证,计算结果表明:①利用新开发的94群光子截面库通过并群得到问题相关的光子截面库,比之前利用NJOY直接生成21群光子截面的计算精度有显著提高,光子释热的计算结果在增殖区与蒙特卡罗结果的相对偏差由原来的–7.88%下降到3%以内,反射层区域的相对偏差由原来的14.76%下降到5.05%;②考虑缓发光子显著影响光子释热,与仅考虑瞬发光子相比,考虑缓发光子使得内外堆芯区域的光子释热提升达到33.11%;③使用比例因子方法近似计算缓发光子释热与精确计算的结果符合较好,在各个区域的相对偏差均在±2%以内。

     

  • 图  1  快堆基准题ZPPR-9堆芯R-Z几何

    Figure  1.  R-Z Model of ZPPR-9 Benchmark of Fast Reactor

    图  2  内堆芯光子通量密度与相对偏差对比

    Figure  2.  Comparison of Photon Flux and Relative Errors in the Inner Core

    图  3  外堆芯光子通量密度与相对偏差对比

    Figure  3.  Comparison of Photon Flux and Relative Errors in the Outer Core

    图  4  径向增殖区光子通量密度与相对偏差对比

    Figure  4.  Comparison of Photon Flux and Relative Errors in the Radial Blanket

    图  5  轴向增殖区光子通量密度与相对偏差对比

    Figure  5.  Comparison of Photon Flux and Relative Errors in the Axial Blanket

    表  1  ZPPR-9基准题的keff对比

    Table  1.   keff Comparison of ZPPR-9 Benchmark

    截面库 计算程序 keff 绝对偏差/pcm
    ACE(B7.1) MCNP 0.98645
    1968n×94γ MGGC+TWODANT 0.98754 109
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    表  2  基于NJOY直接制作的21群光子库计算的归一化光子释热与MCNP计算结果的对比

    Table  2.   Comparison of Normalized Photon Heating with MCNP Calculations Based on 21-group Photon Library Produced by NJOY

    组件类型 归一化光子释热 相对偏差/%
    MCNP GSORCAL
    内堆芯 5.011×10−2 4.933×10−2 −1.55
    外堆芯 3.177×10−2 3.163×10−2 −0.44
    径向增殖区(下) 8.256×10−3 8.066×10−3 −2.30
    径向增殖区(上) 1.355×10−4 1.266×10−4 −6.57
    轴向增殖区(下) 7.494×10−3 7.246×10−3 −3.30
    轴向增殖区(上) 2.580×10−3 2.377×10−3 −7.88
    反射层 9.900×10−4 1.130×10−3 14.76
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    表  3  基于94群光子结构并群制作的21群光子库计算的归一化光子释热与MCNP计算结果的对比

    Table  3.   Comparison of Normalized Photon Heating with MCNP Calculations Based on 21-group Photon Library Produced from a 94-group Photon Structure

    组件类型 归一化光子释热 相对偏差/%
    MCNP GSORCAL
    内堆芯 5.011×10−2 5.107×10−2 1.91
    外堆芯 3.177×10−2 3.266×10−2 2.80
    径向增殖区(下) 8.256×10−3 8.480×10−3 2.72
    径向增殖区(上) 1.355×10−4 1.331×10−4 −1.75
    轴向增殖区(下) 7.494×10−3 7.588×10−3 1.26
    轴向增殖区(上) 2.580×10−3 2.504×10−3 −2.96
    反射层 9.900×10−4 1.040×10−3 5.05
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    表  4  考虑缓发光子后的光子释热对比

    Table  4.   Comparison of Photon Heating after Considering Delayed Photon

    组件类型 归一化光子释热 相对偏差/%
    瞬发光子 瞬发+缓发光子
    内堆芯 5.107×10−2 6.573×10−2 28.72
    外堆芯 3.266×10−2 4.347×10−2 33.11
    径向增殖区(下) 8.480×10−3 9.139×10−3 7.77
    径向增殖区(上) 1.331×10−4 1.361×10−4 2.25
    轴向增殖区(下) 7.588×10−3 8.116×10−3 6.96
    轴向增殖区(上) 2.504×10−3 2.506×10−3 0.08
    反射层 1.040×10−3 1.040×10−3 0
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    表  5  精确计算与比例因子方法计算的光子释热对比

    Table  5.   Comparison of Photon Heating from Exact Calculations and Scale Factor Methods

    组件类型 归一化光子释热 相对偏差/%
    精确计算 比例因子
    内堆芯 6.573×10−2 6.530×10−2 −0.66
    外堆芯 4.347×10−2 4.284×10−2 −1.47
    径向增殖区(下) 9.139×10−3 9.209×10−3 0.76
    径向增殖区(上) 1.361×10−4 1.364×10−4 0.18
    轴向增殖区(下) 8.116×10−3 8.173×10−3 0.69
    轴向增殖区(上) 2.506×10−3 2.510×10−3 0.16
    反射层 1.040×10−3 1.050×10−3 0.96
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-27
  • 修回日期:  2023-08-28
  • 刊出日期:  2024-06-13

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