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基于MOSASAUR程序的中子-光子输运堆芯释热率计算方法研究

胡馗 马续波 王连杰 张斌 赵晨 张腾 陈义学

胡馗, 马续波, 王连杰, 张斌, 赵晨, 张腾, 陈义学. 基于MOSASAUR程序的中子-光子输运堆芯释热率计算方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 37-44. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0037
引用本文: 胡馗, 马续波, 王连杰, 张斌, 赵晨, 张腾, 陈义学. 基于MOSASAUR程序的中子-光子输运堆芯释热率计算方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 37-44. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0037
Hu Kui, Ma Xubo, Wang Lianjie, Zhang Bin, Zhao Chen, Zhang Teng, Chen Yixue. Research on the Neutron-photon Transport and Heat Calculation Method Based on MOSASAUR Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 37-44. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0037
Citation: Hu Kui, Ma Xubo, Wang Lianjie, Zhang Bin, Zhao Chen, Zhang Teng, Chen Yixue. Research on the Neutron-photon Transport and Heat Calculation Method Based on MOSASAUR Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 37-44. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0037

基于MOSASAUR程序的中子-光子输运堆芯释热率计算方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0037
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(11875128、12075228)
详细信息
    作者简介:

    胡 馗(1997—),男,博士研究生,现主要从事中子-光子耦合输运计算方法研究,E-mail: hk@ncepu.edu.cn

    通讯作者:

    马续波,E-mail: maxb@ncepu.edu.cn

  • 中图分类号: TL32

Research on the Neutron-photon Transport and Heat Calculation Method Based on MOSASAUR Code

  • 摘要: 为了准确计算快堆堆芯中所有裂变材料与非裂变材料释热,并精细考虑中子、光子、电子在堆芯中的能量沉积,以提高快堆堆芯释热率计算精度。本文基于确定论两步法研究并实现了中子-光子输运堆芯释热率计算方法,通过求解裂变源中子输运方程和固定源光子输运方程得到中子和光子注量率,基于比释动能(KERMA)因子方法计算瞬发中子和瞬发光子释热率,利用比例因子方法计算缓发光子产生矩阵,在MOSASAUR程序内通过内耦合方式实现了快堆中子-光子输运和堆芯释热率计算。计算铅铋快堆RBEC-M基准题的功率分布并与蒙特卡罗程序计算结果进行对比,燃料组件总功率相对偏差在±4%以内,非燃料组件总功率相对偏差在±10%以内,所有组件光子功率相对偏差在±10%以内。因此,本文研究的中子-光子输运堆芯释热率计算方法对快堆堆芯释热计算具有较高精度。

     

  • 图  1  中子-光子输运及堆芯释热计算流程

    Figure  1.  Calculation Flow of Neutron-Photon Transport and Core Heat Generation

    图  2  RBEC-M 1/6 堆芯构成

    Figure  2.  1/6 Core of RBEC-M

    图  3  RBEC-M归一化中子和光子注量率

    Figure  3.  Normalized Neutron and Photon Flux of RBEC-M

    图  4  RBEC-M各类组件功率组成

    Figure  4.  Power Composition of RBEC-M Components

    图  5  RBEC-M各类组件功率占比

    Figure  5.  Power Proportion of RBEC-M Components

    图  6  利用235U和239Pu缓发电子能量计算得到的缓发电子功率与F7:N计算结果对比

    Figure  6.  Comparation of the Delayed Beta Power Calculated Using 235U and 239Pu with the Computed Results of F7:N

    图  7  利用改进后的平均缓发电子能量计算得到的缓发电子功率对比

    Figure  7.  Delayed Beta Power Comparision Using Improved Average Delayed Beta Energy

    图  8  RBEC-M光子功率相对偏差

    Figure  8.  Relative Deviation of Photon Power of RBEC-M

    图  9  RBEC-M中子功率相对偏差

    Figure  9.  Relative Deviation of Neutron Power of RBEC-M

    图  10  RBEC-M总功率对比

    Figure  10.  Relative Deviation of Total Power of RBEC-M

    表  1  RBEC-M裂变核素参数

    Table  1.   Parameters of Fissionable Nuclides of RBEC-M

    类型 核素种类
    235U 238U 238Pu 239Pu 240Pu 241Pu 242Pu 241Am
    缓发光子能量/MeV 6.50 8.48 5.12 5.31 6.62 6.40 6.83 5.51
    缓发电子能量/MeV 6.33 8.25 5.26 5.17 6.49 6.58 7.48 5.62
    裂变能量/MeV 180.57 181.04 189.98 188.42 186.36 188.99 188.47 190.83
    堆芯1区裂变率比例/% 0.93 10.79 0.90 68.63 4.98 12.96 0.70 0.10
    堆芯2区裂变率比例/% 0.92 11.01 0.90 68.54 4.99 12.83 0.70 0.10
    堆芯3区裂变率比例/% 0.92 11.60 0.89 68.07 4.90 12.83 0.69 0.10
    增殖区裂变率比例/% 7.60 92.40
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    表  2  各类组件缓发光子和缓发电子平均能量

    Table  2.   Average Energy of Delayed Gamma and Delayed Beta of Core Components

    能量 组件类型
    堆芯1区 堆芯2区 堆芯3区 增殖区
    缓发光子平均能量/MeV 5.88 5.88 5.90 8.33
    缓发电子平均能量/MeV 5.78 5.78 5.80 8.10
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    表  3  功率构成计算结果

    Table  3.   Calculation Results for Power Components

    功率类型 蒙特卡罗程序
    计算值/MW
    MOCO
    计算值/MW
    相对偏差/%
    中子功率 765.08 769.1 0.53
    光子功率 109.7 104.8 –4.47
    瞬发光子能量 84.05 82.33 –2.05
    缓发电子能量 25.19 26.37 4.68
    缓发光子能量 25.68 22.49 –12.42
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-12
  • 修回日期:  2023-07-16
  • 刊出日期:  2024-06-13

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