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基于压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C的VVER-1000工业确认研究

杨灏哲 何旭东 王昆鹏 万承辉 吴宏春

杨灏哲, 何旭东, 王昆鹏, 万承辉, 吴宏春. 基于压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C的VVER-1000工业确认研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 9-16. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0009
引用本文: 杨灏哲, 何旭东, 王昆鹏, 万承辉, 吴宏春. 基于压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C的VVER-1000工业确认研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 9-16. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0009
Yang Haozhe, He Xudong, Wang Kunpeng, Wan Chenghui, Wu Hongchun. Research on Industrial Validation of VVER-1000 Based on PWR Core Physics Analysis Code Bamboo-C[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 9-16. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0009
Citation: Yang Haozhe, He Xudong, Wang Kunpeng, Wan Chenghui, Wu Hongchun. Research on Industrial Validation of VVER-1000 Based on PWR Core Physics Analysis Code Bamboo-C[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 9-16. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0009

基于压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C的VVER-1000工业确认研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0009
详细信息
    作者简介:

    杨灏哲(1999—),男,硕士研究生,现主要从事核反应堆物理计算方法研究,E-mail: 3121303198@stu.xjtu.edu.cn

    何旭东(1998—),男,硕士研究生,现主要从事核反应堆物理计算方法研究,E-mail: h864586452@stu.xjtu.edu.cn

    通讯作者:

    王昆鹏,E-mail: wang.kp@qq.com

  • 中图分类号: TL329

Research on Industrial Validation of VVER-1000 Based on PWR Core Physics Analysis Code Bamboo-C

  • 摘要: 本研究旨在实现对VVER-1000型核反应堆的精确物理分析,基于西安交通大学自研的先进压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C,进行了深入的方法学研究。研究内容包括:在组件计算方面,研究了基于构造实体几何的六角形输运计算方法及重反射层的精细建模技术;在堆芯计算方面,研究了保角变换与非线性迭代策略结合的六角形节块中子扩散计算法。基于Bamboo-C软件对某VVER-1000机组连续3个燃料循环启动物理试验和功率运行进行了建模计算,并与实测数据进行了对比分析。结果表明:①启动物理试验中,临界硼浓度的误差均值为−5.0ppm(1ppm=10–6);慢化剂温度系数与等温温度系数的误差均值分别为0.3 pcm/K和0.9 pcm/K(1pcm=10−5);硼微分价值的误差均值为−5.0%;控制棒价值的误差均值为−7.8%;②功率运行中,3个循环临界硼浓度的误差均值分别为−2.3ppm、−18.9ppm和−7.8ppm;3个循环的堆芯功率分布误差的均值为−0.010(组件相对功率大于1)和0.012(组件相对功率小于1)。因此,Bamboo-C软件对VVER-1000机组堆芯关键物理量的计算误差均满足工业限值要求,具备工程应用的能力。

     

  • 图  1  Bamboo-C软件的结构和流程

    Figure  1.  Structure and Flowchart of Bamboo-C

    图  2  LOCUST程序常用栅元模型

    Figure  2.  Cell Models in LOCUST

    图  3  六角形组件栅格

    Figure  3.  Hexagonal Grid

    图  4  LOCSUT中六角形组件栅格的栅元划分

    Figure  4.  Cell Arrangement of Hexagonal Assembly in LOCSUT

    图  5  LOCUST中的六角形堆芯

    Figure  5.  Hexagonal Core in LOCSUT

    图  6  SPARK保角变换方法示意图

    k—节块编号;$ J_1^k $—Z平面六角形边界1上的中子流;$ J_{1v}^k $— Z平面映射到 W 平面之后边界1对应的中子流;x, yZ平面上的坐标;u, vW平面上的坐标

    Figure  6.  Conformal Mapping Method in SPARK

    图  7  栅元径向分布模型

    Figure  7.  Radial Layout of Cell

    图  8  燃料组件物理模型

    Figure  8.  Physical Model of Fuel Assembly

    图  9  堆芯吊篮结构及反射层模型

    Figure  9.  Core Barrel and Reflector Model

    图  10  某VVER-1000机组3个连续燃料循环硼浓度计算结果      

    Figure  10.  Results of Boron Concentration of Three Consecutive Cycles for VVER-1000

    图  11  某VVER-1000机组3个连续燃料循环功率分布误差

    Figure  11.  Power Distribution Error of Three Consecutive Fuel Cycles of a VVER-1000 Unit

    图  12  某VVER-1000机组C01~C03功率运行阶段功率分布误差统计

    Figure  12.  Statistics of Power Distribution Error of a VVER-1000 Unit during C01~C03 Power Operation

    表  1  某VVER-1000机组C01启动物理试验结果

    Table  1.   Results of Start-up Physics Test for C01 of VVER-1000      

    试验内容 误差 验收准则
    CBC 8.14ppm ±106ppm
    MTC −0.425 pcm/K ±5 pcm/K
    −0.531 pcm/K
    DBC 0.25% ±25%
    −2.45%
    −10.19%
    −7.68%
    控制棒价值 H8 −0.43% ±20%
    H9 −9.91%
    H10 −16.96%
    H8、H9、H10叠步 −10.92%
    下载: 导出CSV

    表  2  某VVER-1000机组C02启动物理试验结果

    Table  2.   Results of Start-up Physics Test for C02 of VVER-1000      

    试验内容 误差 验收准则
    CBC −30.92ppm ±106ppm
    MTC 1.082 pcm/K ±5 pcm/K
    ITC 0.894 pcm/K
    控制棒价值 H1 −5.75% ±20%
    H2 −3.52%
    H3 −8.70%
    H4 −7.54%
    H5 −11.90%
    H6 −5.89%
    H7 −7.58%
    H8 −11.11%
    H9 −2.97%
    H10 −10.41%
    下载: 导出CSV

    表  3  某VVER-1000机组C03启动物理试验结果

    Table  3.   Results of Start-up Physics Test for C03 of VVER-1000       

    试验内容 误差 验收准则
    CBC 7.72ppm ±106ppm
    MTC 1.029 pcm/K ±5 pcm/K
    ITC 0.811 pcm/K
    控制棒价值 H1 −7.84% ±20%
    H2 −8.89%
    H3 −8.17%
    H4 −7.00%
    H5 −9.09%
    H6 −4.39%
    H7 −10.19%
    H8 −7.96%
    H9 −6.84%
    H10 −7.04%
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-28
  • 修回日期:  2023-10-16
  • 刊出日期:  2024-08-12

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