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PCM核设计软件包全堆芯计算模块的验证

陆高奇 丁铭 兰兵 潘昕怿 李春 王超 马云帆

陆高奇, 丁铭, 兰兵, 潘昕怿, 李春, 王超, 马云帆. PCM核设计软件包全堆芯计算模块的验证[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 17-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0017
引用本文: 陆高奇, 丁铭, 兰兵, 潘昕怿, 李春, 王超, 马云帆. PCM核设计软件包全堆芯计算模块的验证[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 17-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0017
Lu Gaoqi, Ding Ming, Lan Bing, Pan Xinyi, Li Chun, Wang Chao, Ma Yunfan. Verification of PCM Nuclear Design Code for Whole Core Calculations[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 17-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0017
Citation: Lu Gaoqi, Ding Ming, Lan Bing, Pan Xinyi, Li Chun, Wang Chao, Ma Yunfan. Verification of PCM Nuclear Design Code for Whole Core Calculations[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 17-23. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0017

PCM核设计软件包全堆芯计算模块的验证

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0017
基金项目: 国家自然科学基金项目(11405036)
详细信息
    作者简介:

    陆高奇(1999—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆物理数值计算研究工作,E-mail: lugaoqi@foxmail.com

    通讯作者:

    丁 铭,E-mail: dingming@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TL329

Verification of PCM Nuclear Design Code for Whole Core Calculations

  • 摘要: PCM软件包是中广核研究院有限公司自主研发的核设计软件包,包含组件截面计算软件PINE和三维堆芯核设计软件COCO。为了验证PCM软件包的全堆芯计算能力及其准确性,本文基于自制全堆芯例题以及国际通用的BIBLIS、IAEA、LRA等全堆芯基准题对PCM软件包“组件-堆芯”两步法和COCO软件的堆芯计算功能进行了验证。在轻水堆堆芯基准题的计算中,所有算例的有效增殖系数keff平均偏差为6.4pcm(1pcm=10−5),最大偏差仅为28.2pcm,且所有算例中堆芯燃料组件归一化功率分布偏差的绝对值不超过1%。验证结果表明PCM软件包的全堆芯计算功能有较高计算精度,整体计算精度能够满足工程需求。

     

  • 图  1  COCO软件核心物理模型

    Figure  1.  Core Physical Model of COCO

    图  2  PCM整体计算流程

    Figure  2.  PCM Calculation Process

    图  3  二维BIBLIS基准题结果对比

    Figure  3.  Comparison of Results for the Two-Dimensional BIBLIS Benchmark

    图  4  二维IAEA基准题结果对比

    Figure  4.  Comparison of Results for the Two-Dimensional IAEA Benchmark

    图  5  三维IAEA扩散基准题结果对比

    Figure  5.  Comparison of Results for the Three-Dimensional IAEA Benchmark

    图  6  二维LRA基准题结果对比

    Figure  6.  Comparison of Results for the Two-Dimensional LRA Benchmark

    图  7  三维LRA基准题结果对比

    Figure  7.  Comparison of Results for the Three-Dimensional LRA Benchmark

    图  8  堆芯燃料和可燃毒物排布

    Figure  8.  Core Fuel and Poison Loading Pattern

    图  9  可燃毒物棒排布

    Figure  9.  Burnable Absorber Rodlet Configurations

    图  10  自制堆芯算例结果对比

    Figure  10.  Comparison of Results for the Self-Made Core Problem     

    表  1  二维BIBLIS基准题国内外软件计算结果对比

    Table  1.   Comparison of Domestic and International Software for 2D BIBLIS Benchmark Problems

    软件 keff Δkeff/pcm Emax∣/%
    文献[8]参考值 1.025110 0 0
    SKETCH-N(P) 1.025210 9.8 1.20
    SKETCH-N(S) 1.025260 14.6 1.80
    SKETCH-N(A) 1.025320 20.5 2.20
    QUANDRY 1.025300 18.5 1.91
    NEMD 1.025300 18.5 2.00
    NODAN 1.025310 19.5 2.10
    NLNEM 1.025220 10.7 1.23
    NGFM 1.025260 14.6 1.69
    NLSANM 1.025260 14.6 1.85
    COCO 1.025108 −0.2 0.19
    下载: 导出CSV

    表  2  二维IAEA基准题国内外软件对比

    Table  2.   Comparison of Domestic and International Software for 2D IAEA Benchmark Problems

    软件 keff Δkeff/pcm Emax∣/%
    文献[8]参考值 1.029585 0 0
    SKETCH-N(P) 1.029500 −8.3 1.80
    SKETCH-N(S) 1.029560 −2.4 0.50
    SKETCH-N(A) 1.029620 3.4 1.10
    QUANDRY 1.029620 3.4 0.94
    NEMD 1.029610 2.4 0.88
    NODAN 1.029660 7.3 0.90
    TRAC/NEM 1.029500 −8.3 2.05
    NLNEM 1.029570 −1.5 1.80
    NGFM 1.029600 1.5 0.72
    NLSANM 1.029620 3.4 0.59
    COCO 1.029610 2.4 0.32
    下载: 导出CSV

    表  3  三维IAEA基准题国内外软件对比

    Table  3.   Comparison of Domestic and International Software for 3D IAEA Benchmark Problems

    软件 keff Δkeff/pcm Emax∣/%
    文献[8]参考值 1.029030 0 0
    SKETCH-N(P) 1.028990 −3.9 1.80
    SKETCH-N(S) 1.029050 1.9 0.40
    SKETCH-N(A) 1.029120 8.7 1.10
    QUANDRY 1.029020 −1.0 0.69
    NEMD 1.029150 11.7 1.60
    NODAN 1.029160 12.6 1.70
    TRAC/NEM 1.029000 −2.9 1.62
    NLNEM 1.029070 3.9 1.29
    NGFM 1.029090 5.8 0.67
    NLSANM 1.029120 8.7 0.89
    COCO 1.029092 6.0 0.70
    下载: 导出CSV

    表  4  二维LRA基准题国内外软件对比

    Table  4.   Comparison of Domestic and International Software for 2D LRA Benchmark Problems

    软件 keff Δkeff/pcm Emax∣/%
    文献[8]参考值 0.996368 0 0
    SKETCH-N(P) 0.996260 −10.8 1.90
    SKETCH-N(S) 0.996350 −1.8 0.50
    SKETCH-N(A) 0.996410 4.2 0.20
    QUANDRY 0.996410 4.2 0.19
    NEMD 0.996390 2.2 0.31
    NODAN 0.996410 4.2 0.21
    TRAC/NEM 0.996290 −7.8 2.78
    NLNEM 0.996260 −10.8 1.85
    NGFM 0.996350 −1.8 0.54
    NLSANM 0.996350 −1.8 0.54
    COCO 0.996375 0.7 0.23
    下载: 导出CSV

    表  5  三维LRA基准题国内外软件对比

    Table  5.   Comparison of Domestic and International Software for 3D LRA Benchmark Problems

    软件 keff Δkeff/pcm Emax∣/%
    文献[8]参考值 1.015490 0 0
    QUANDRY 1.015590 9.8 0.19
    TRAC/NEM 1.015200 28.6 2.78
    NLSANM 1.015460 −3.0 0.54
    COCO 1.015496 0.6 0.09
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    表  6  自制堆芯算例反射层参数

    Table  6.   Self-made Core Benchmark Reactor Reflector Parameters

    材料 能群 扩散系数Dg/cm 宏观吸收截面Σag/cm−1 中子产生截面νΣfg/cm−1 转移截面Σs,1-2/cm−1
    反射层 1 1.068550 0.003465 0 0.020244
    2 0.278094 0.062163 0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-09
  • 修回日期:  2023-09-20
  • 刊出日期:  2024-08-12

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