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六角形组件压水堆环境效应处理方法研究

张程 万承辉

张程, 万承辉. 六角形组件压水堆环境效应处理方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0045
引用本文: 张程, 万承辉. 六角形组件压水堆环境效应处理方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0045
Zhang Cheng, Wan Chenghui. Study on Treatment Method of Environmental Effect of Hexagonal Assembly PWR[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0045
Citation: Zhang Cheng, Wan Chenghui. Study on Treatment Method of Environmental Effect of Hexagonal Assembly PWR[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0045

六角形组件压水堆环境效应处理方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0045
详细信息
    作者简介:

    张 程(1994—),男,博士研究生,现主要从事反应堆物理研究,E-mail: 490137655@qq.com

  • 中图分类号: TL32

Study on Treatment Method of Environmental Effect of Hexagonal Assembly PWR

  • 摘要: 针对六角形组件压水堆,提出一种改进多组件均匀化方法,以降低燃料组件环境效应对两步法计算精度的影响,并从燃耗深度这一状态变量出发,开展了敏感性分析,拓展了该方法的实用性。该方法通过构建多组件模型近似获取毗邻反射层燃料组件的真实堆芯能谱,采用非均匀修正因子减少由于环境效应对单组件全反射边界模型少群常数计算的偏差,同时仅对传统两步法计算策略进行微调,对整体程序框架影响较小。计算结果表明,该方法可有效改善传统两步法的计算精度,特征值偏差由−341pcm(1pcm=10−5)降低至−111pcm,组件功率均方根偏差也由2.28%减小到1.38%。

     

  • 图  1  少群常数相对偏差

    Figure  1.  Relative Biases of Few-group Constants

    图  2  基于二维模型的不连续因子求解流程示意图

    Figure  2.  Flow Chart of the Solution of DFs Based on 2-D Model

    图  3  CAREM-25堆芯示意图

    Figure  3.  Illustration of CAREM-25

    图  4  多组件模型示意图

    Figure  4.  Illustration of Multi-assembly Model

    图  5  归一化径向组件功率分布

    Figure  5.  Normalized Radial Assembly Power Distribution

    图  6  组件功率分布偏差

    Figure  6.  Relative Biases of Assembly Power Distribution

    图  7  多组件模型简化示意图

    Figure  7.  Simplified Illustration of Multi-assembly Model

    图  8  CAREM-25堆芯问题特征值计算结果

    Figure  8.  Eigenvalue Calculation of the CAREM-25 Benchmark

    表  1  CAREM-25堆芯参数

    Table  1.   CAREM-25 Core Parameters

    参数名 参数值
    热功率/MW 100
    燃料富集度/% 1.8~3.1
    堆芯内燃料组件总数 61
    组件对边距/mm 160
    燃料棒中心距/mm 13.8
    燃料棒直径/mm 7.6
    燃料棒气隙宽度/mm 0.075
    燃料棒包壳厚度/mm 0.625
    燃料芯块材料 UO2/UO2-Gd2O3(8%)
    控制棒材料 AISI316L
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    表  2  特征值计算结果

    Table  2.   Results of Eigenvalue

     计算方法 特征值 偏差/pcm
    参考解 1.11521±0.00004
    传统方法 1.11180 −341
    改进多组件均匀化方法 1.11410 −111
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    表  3  组件功率分布计算均方根偏差

    Table  3.   Root Mean Square Biases of Assembly Power Distribution

     计算方法 均方根偏差/%
    传统方法 2.28
    改进多组件均匀化方法 1.38
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    表  4  不同计算模式说明

    Table  4.   Description of Different Calculation Modes

    计算模式编号 模型类型 是否考虑修正因子
    随燃耗的变化
    1 不采用多组件均匀化方法
    2 多组件模型一
    3 多组件模型二
    4 多组件模型一
    5 多组件模型二
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    表  5  组件功率分布计算偏差统计

    Table  5.   Summary of Calculation Biases of Assembly Power Distribution

    组件功率偏差统计 燃耗深度/[GW·d·t−1(U)]
    0 3 6 15
    均方根偏差/% 计算模式1 2.282 1.546 1.396 2.609
    计算模式2 1.388 1.330 1.592 4.290
    计算模式3 1.771 2.476 1.479 3.173
    计算模式4 1.393 1.095 1.259 0.725
    计算模式5 1.774 1.677 1.872 3.235
    最大正偏差/% 计算模式1 3.535 2.402 2.467 4.807
    计算模式2 1.811 2.335 3.278 7.817
    计算模式3 3.262 2.476 2.166 5.687
    计算模式4 1.833 1.556 2.260 1.251
    计算模式5 3.275 2.329 2.322 5.085
    最小负偏差/% 计算模式1 −3.192 −2.157 −2.115 −5.824
    计算模式2 −2.809 −2.194 −2.784 −7.288
    计算模式3 −4.344 −4.479 −4.135 −6.433
    计算模式4 −2.824 −2.206 −2.151 −3.781
    计算模式5 −4.321 −5.130 −5.785 −7.331
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-30
  • 修回日期:  2024-06-18
  • 刊出日期:  2024-10-14

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